Leitfaden zur Planung und Realisierung von Objektversorgungen (L-OV)

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1 d Leitfaden zur Planung und Realisierung von Objektversorgungen (L-OV) für das digitale Sprech- und Datenfunksystem für Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) in der Bundesrepublik Deutschland Bundesanstalt für den Digitalfunk der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BDBOS), PG NA Fehrbelliner Platz 3, Berlin Postanschrift: Berlin AZ: N / 2 Version V

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis... 2 Historie... 5 Abkürzungsverzeichnis Vorbemerkung Einleitung Rechtliche Vorgaben und Randbedingungen Bauordnungsrecht Kriterien für die Gewährleistung der Objektversorgung Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln RABT Richtlinie über die Anforderungen an Eisenbahntunnel Verordnung über den Bau und Betrieb der Straßenbahnen BOStrab Verteilung der Kosten Errichtung einer Gebäudefunkanlage Anforderungen der BOS Verfügbarkeit (permanent / Bedarfsfall) Redundanzvorgaben Kapazität und Versorgungskategorie im Gebäude Weitergehende taktische Forderungen Anforderungen an die Sicherheit Ausgangslage Materielle Sicherheit IT-Sicherheit Geheimschutz Sabotageschutz Einhaltung von Mindestanforderungen Mindestanforderungen materielle Sicherheit Mindestanforderungen IT-Sicherheit Mindestanforderungen Geheimschutz Weiterführende Maßnahmen Technische Realisierungsmöglichkeiten TMO-Lösungsansätze für einzelne Objekte Eigene Basisstation im Objekt Direkte HF-Ankopplung an eine Freifeld-Basisstation Repeater-Anbindung über Lichtwellenleiter (LWL) Repeater-Anbindung über die Luftschnittstelle Passive Einkopplung mit gerichteter Außenantenne TMO-Lösungsansätze mit eigener Basisstation für mehrere Objekte Repeater-Anbindung über Lichtwellenleiter (LWL) Repeater-Anbindung über die Luftschnittstelle Version Seite 2 von 59

3 6.3 DMO-Lösungsansatz TMO-DMO-Gateway DMO-Repeater Verteilsystem im Objekt Optische Verteilnetze Schlitzkabel Antennen Im Bedarfsfall aktivierte TMO-Repeater Aktivierung über externen Impuls Variante mit Aktivierung über Endgerät Uplink-Stummschaltung Mobiler TMO-Repeater Technische Anforderungen an TMO-Repeater Anforderungen an sonstige Komponenten Strategie zur Objektversorgung Klassifizierung der einzelnen Objekte Strategische Vorgehensweise Versorgung eines Objektes ohne aktuell verfügbare Netzabdeckung Versorgung von Objekten ohne eigenständige Objektversorgung Basisversorgung Objektversorgung bei vorhandener Basisstation zur Freifeldversorgung Objektversorgung über Repeater Objektversorgung über eigene Basisstation Taktische Bewertung der technischen Varianten Schnittstellen, Verantwortlichkeiten und notwendige Maßnahmen Prozess zur Realisierung einer Objektversorgung Landesinterne Prozesse und Anzeigeformular Prüfung der Rückwirkungsfreiheit durch Landesstelle Inbetriebnahme und Abnahme Bereitstellung von DMO-Repeatern Beantragung Netzparameter Funknetz Kapazität Frequenzen Standortbescheinigung / Inbetriebnahmeanzeige Rückwirkungen auf das Kernnetz Planungsrichtlinien Erweiterung bestehender Anlagen Antennenisolation (Entkopplung) Signallaufzeit Rauschbeitrag des Repeaters Redundante Signaleinspeisung Feldstärkevorgaben und Zellwechsel Anforderung an LWL-Kabel Frequenznutzung und Kriterien für störungsfreien Betrieb Version Seite 3 von 59

4 9.8.1 Nutzung der reservierten TMO-Frequenzen für Objektversorgung Nutzung der DMO-Frequenzen Nutzung von TMO-Frequenzen in Abstimmung mit BDBOS-Frequenzplanung Funktionen im Netzmanagement Standortdatenbank des BOS-Digitalfunknetzes Zusätzlicher Einsatz von Außenantennen Messungen Funkversorgung am Objekt (ohne zusätzliche Versorgung) Empfangsspektrums der Anbindeantenne Entkopplung von Anbinde- und Sendeantenne Signallaufzeiten Funkversorgung im Objekt Außenwirkung Literaturverweis Version Seite 4 von 59

5 Historie Version Bemerkungen 0.1 Entwurf 0.2 Einarbeitung Kommentare aus AG Objektversorgung 0.3 Einarbeitung weiterer Kommentare 0.4 Umstrukturierungsvorschlag der UAG 0.9 Einarbeitung der Kommentare aus Bund und Ländern und der Workshop-Ergebnisse, Version für Umlaufbeschluss und Versand 1.0 Abgestimmte Version von Bund, Ländern und BDBOS 1.1 Integration Arbeitspapier, Kommentare Axell Wireless und EADS, Anpassung Abschnitt zu Produktbibliothek 1.2 Integration des Technischen Konzeptes zur Planung und Realisierung von Objektversorgungen in ein einziges, nicht eingestuftes Dokument Anpassung an neue technische und juristische Erkenntnisse Einarbeitung von Kommentaren aus Bund und Ländern sowie Bahn AG und Detecon International GmbH 1.3 Generelle Anpassung an neue Erkenntnisse, Präzisierungen und editorische Überarbeitung Ergänzung der neuen Abschnitte 6.5, 6.6 und 8.1 Änderungen und Ergänzungen in Abschnitt 4.1, 6.2.2, 8.3, 9.4, 9.10, 9.11, 10.1 und 10.5 Version Seite 5 von 59

6 Abkürzungsverzeichnis BNetzA Bundesnetzagentur BDBOS Bundesanstalt für den Digitalfunk der BOS BOS Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben BTS / BS Base Transceiver Station (Basisstation) DL Downlink (Verbindung Basisstation zu Mobilstation) DMO Direct mode operation DXT Digital Exchange (Vermittlungsstelle) E1 PCM Bitrate Ebene1 mit 2 Mbit/s EIRP Equivalent isotropic radiated power (äquivalente isotrope Strahlungsleistung) HKFZ Hochkapazitäts-Funkzelle (4 bis 8 TRX) HF Hochfrequenz HRT Handfunkgeräte ISI Intersymbol-Interferenz LM Leistungsmerkmal des Systemliefertrages LOS Line of sight (Sichtverbindung zwischen Sender und Empfänger) LWL Lichtwellenleiter MRT Fahrzeugfunkgeräte NKFZ Normalkapazitäts-Funkzelle (2 TRX) NMC Network Management Center OMU Optische Master Unit OV Objektversorgung PCM Puls Code Modulation PHB Planungshandbuch RABT Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln RX Receiver (Empfänger) TETRA Terrestrial Trunked Radio TB3, TB3c, TBS TETRA Basisstationen der EADS TMR Trunked mode repeater (Repeater im TMO-Betrieb) TMO Trunked mode operation TRX Transceiver (Sende- und Empfangsteil der Basisstation) TX Transmitter (Sender) UL Uplink (Verbindung Mobilstation zu Basisstation) USV Unterbrechungsfreie Stromversorgung VSA Verschlusssachenanweisung VStättVO Verordnung über den Bau und Betrieb von Versammlungsstätten VSWR Voltage Standing Wave Ratio (Stehwellenverhältnis) Version Seite 6 von 59

7 1 Vorbemerkung Die vorliegende Unterlage wurde von der Bundesanstalt für den Digitalfunk der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BDBOS) in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Objektversorgung, bestehend aus Vertretern des Bundes und der Länder, erarbeitet. Der Leitfaden soll die Planung und Beschaffung digitaler Gebäudefunkanlagen unterstützen und sollte grundsätzlich, insbesondere bei Notwendigkeit der Netzeinbindung, zur Umsetzung dieser Vorhaben herangezogen werden. Der Leitfaden richtet sich an die am Baugenehmigungsverfahren beteiligten Behörden und an die Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS), an entsprechende Fachgremien sowie Planungsbüros, Fachfirmen oder Objekteigentümer. Die technischen Informationen und Vorgaben, die zuvor in einem gesonderten Technischen Konzept zur Planung und Realisierung von Objektversorgungen (TK-OV) beschrieben waren, sind nun in den Leitfaden integriert. Dieser Leitfaden wurde nach den aktuell vorliegenden Kenntnissen und Erfahrungen erstellt und erhebt daher keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Das Digitalfunknetz befindet sich zum Zeitpunkt der Erstellung dieser Unterlage noch im Aufbau, so dass der Leitfaden aufgrund neuer fachlicher Erkenntnisse fortgeschrieben werden wird. Neue Erkenntnisse und neu gewonnene Erfahrungen aus der Praxis sollen in den Leitfaden einfließen, der somit besonders in der Anfangszeit einem stetigen Aktualisierungsprozess ausgesetzt sein wird. Version Seite 7 von 59

8 2 Einleitung Vor dem Hintergrund, die Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) mit einem bundesweit einheitlichen digitalen Sprech- und Datenfunksystem (Digitalfunk BOS) auszustatten, muss der Digitalfunk BOS nicht nur im Freien (Freifeld) verfügbar sein und eine reibungslose Kommunikation gewährleisten, sondern auch die Koordination von Einsatzkräften innerhalb von Gebäuden ermöglichen. Zur Sicherstellung der Grundversorgung durch Standorte des Freifeldes berücksichtigen die Funkversorgungskategorien 3 und 4 einen pauschalen Dämpfungswert von 9 db. Obwohl der Digitalfunk BOS aufgrund der niedrigeren Frequenz eine geringere Gebäudedämpfung aufweist als beispielsweise GSM-Mobilfunk, wird die Güte dieser Grundversorgung nicht mit der aus dem Mobilfunk gewohnten Versorgung vergleichbar sein. Je nach Gebäudebeschaffenheit (Stahlbeton, metallbedampfte Fenster, usw.) und Entfernung zur Basisstation wird die Versorgung von außen nur einen Teil des Gebäudeinnern abdecken. Eine Erhöhung der Standortdichte mit dem Ziel, alle Gebäude von außen zu versorgen, wäre technisch schwer realisierbar und wirtschaftlich nicht sinnvoll. Unabhängig von der flächenmäßigen Zuordnung zur Funkversorgungskategorie werden daher bei einer Vielzahl von Objekten zusätzliche technische Maßnahmen erforderlich sein, um eine ausreichende Versorgung im Inneren zu erreichen. Dies gilt vor allem dann, wenn im gesamten Gebäudeinneren die Versorgung sichergestellt werden muss. Eine derartige Funkversorgung von Bauwerken und Gebäuden besonderer Art und Nutzung wird im Folgenden als Objektversorgung bezeichnet. Die Funkversorgung in Gebäuden ist eine sicherheitsrelevante Forderung von Feuerwehren, Polizei und Rettungskräften. Kapitel 3 dieses Leitfadens beschreibt daher, aufgrund welcher (rechtlichen) Grundlage vom Gebäudeverantwortlichen die Umsetzung von Maßnahmen der Objektversorgung verlangt werden kann und welche (rechtlichen) Vorgaben dabei zu beachten sind. Die Nutzung des Digitalfunks BOS ist BOS-Kräften vorbehalten. Diese BOS legen, basierend auf einsatztaktischen Gesichtspunkten, die Anforderungen an die Objektversorgung fest, die in Kapitel 4 beschrieben werden. Des Weiteren werden in diesem Kapitel Begriffe wie Verfügbarkeit und Redundanz definiert, um ein gemeinsames Verständnis zu schaffen. In Abhängigkeit von den verwendeten Technikkomponenten ist einer möglichen negativen Rückwirkung oder Einflussnahme auf das Digitalfunknetz durch die Festlegung von Mindestanforderungen zur personellen und materiellen Sicherheit entgegenzuwirken. Diese Mindestanforderungen werden in Kapitel 5 beschrieben. So unterschiedlich wie die Objekte sind auch die technischen Möglichkeiten zur Realisierung der Objektversorgung. So kann bei kleinen Gebäuden eine passive Einspeisung des außen vorliegenden Funksignals ausreichen. Große Objekte dagegen benötigen eine komplexe Gebäudefunkanlage, die den Digitalfunk im gesamten Innenbereich verteilt. In Ausnahmefällen kann eine eigene Basisstation zur Versorgung notwendig sein. Kapitel 6 stellt die technischen Möglichkeiten vor und beschreibt die Vor- und Nachteile der Realisierungskonzepte. In Kapitel 7 werden die technischen Lösungsansätze den verschiedenen Objekttypen zugeordnet, für die eine Objektversorgung in Frage kommt. Zudem wird die strategische Herangehensweise an die Planung einer Objektversorgung und die Auswahl der geeigneten Alternative beschrieben. Für die Nutzung der zum Betrieb notwendigen Frequenzen oder der Berücksichtigung von Kapazitäten in Funk- und Festnetz gilt es, Richtlinien zu beachten. Um dies sicherzustellen, wurde ein Prozess zur Realisierung der Objektversorgung und für die Zusammenarbeit der unterschiedlichen Bedarfsträger bzw. der für die Objektversorgung Verantwortlichen mit der BDBOS entwickelt. Diese Themen werden in Kapitel 8 behandelt. Werden Objektversorgungen an das BOS-Digitalfunknetz angebunden, sind Rückwirkungen auf das Funkfeld außerhalb der Objekte nicht auszuschließen. Eine negative Beeinträchtigung der Freifeld-Versorgungsgüte muss vermieden werden, so dass bestimmte Randbedingungen bei Konzeption und Aufbau der Objektversorgung einzuhalten sind. Kapitel 9 beschreibt diese Randbedingungen in Form von Planungsrichtlinien. Version Seite 8 von 59

9 In Kapitel 10 wird abschließend die Durchführung von vorbereitenden sowie validierenden Messungen anhand von konkreten praktischen Beispielen erläutert. Version Seite 9 von 59

10 3 Rechtliche Vorgaben und Randbedingungen 3.1 Bauordnungsrecht Gesetzliche Regelungen, auf deren Grundlage die Eigentümer oder Nutzer eines Gebäudes oder Bauwerkes zur Installation einer Gebäudefunkanlage verpflichtet werden können, finden sich in den verschiedenen Bauordnungen der Länder. Die Bauordnungen sehen bspw. vor, dass im Rahmen des Baugenehmigungsverfahrens, die sog. Sonderbauten (Sportstadien, Einkaufszentren etc.) betreffen, besondere Vorgaben zur Gewährleistung eines ausreichenden Brandschutzes gemacht werden können. Zu den Maßnahmen, die dem Eigentümer bzw. Nutzer in diesem Zusammenhang aufgegeben werden können, gehört die Installation und Wartung einer Gebäudefunkanlage, die die Kommunikation der Feuerwehr innerhalb des Gebäudes sicherstellt Kriterien für die Gewährleistung der Objektversorgung Welche technischen Anforderungen an eine solche Objektversorgung zu stellen sind und welche baulichen Maßnahmen für die Unterbringung der funktechnisch relevanten Einrichtungen ergriffen werden müssen, ergibt sich aus entsprechenden Richtlinien und Rahmenempfehlungen der Feuerwehren, die von den zuständigen Bauordnungsämtern bei der Bearbeitung der Baugenehmigungsanträge zu beachten sind. Daneben gibt es für bestimmte Objektklassen spezifische Vorgaben zur Gestaltung der Objektversorgung (i. d. R. in Form von Richtlinien). Beispielhaft werden im Folgenden einige dieser, auf bestimmte bauliche Anlagen bezogene Vorschriften zur Errichtung von Objektversorgungsanlagen erläutert. Diese umfassen die Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln RABT, die Richtlinie über die Anforderungen des Brand- und Katastrophenschutzes an den Bau und den Betrieb von Eisenbahntunneln, sowie die Verordnung über den Bau und Betrieb der Straßenbahnen BOStrab. Im Interesse der Einheitlichkeit des Digitalfunk BOS sollten alle Objekte möglichst in der Weise ausgestattet werden, dass die hohen Standards des Digitalfunks BOS erfüllt werden Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln RABT Die Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln (RABT) bestimmen, dass Straßentunnel ab einer geschlossenen Länge von 80 m einer Funkversorgungsanlage bedürfen. Darüber hinaus gelten die Richtlinien für bestehende Tunnel ab 400 m Länge und, unter Prüfung der Verhältnismäßigkeit der zu treffenden Maßnahmen, auch für Tunnel zwischen 80 und 400 m Länge. Als Straßentunnel gelten ebenfalls teilabgedeckte unter- oder oberirdische Verkehrswege, oberirdische Einhausungen von Straßen, Kreuzungsbauwerke mit anderen Verkehrswegen sowie Galeriebauwerke. Die RABT berücksichtigt bereits, dass mehrere BOS (Polizei, Feuerwehr und Rettungsdienst) die Objektversorgungen nutzen. Auch gibt sie schon einen Hinweis auf die zukünftige Verwendung des digitalen BOS-Funks Richtlinie über die Anforderungen an Eisenbahntunnel Die Richtlinie über die Anforderungen des Brand- und Katastrophenschutzes an den Bau und den Betrieb von Eisenbahntunneln fordert in Kapitel 2.12 Einrichtungen des BOS-Funks : Die bei den Rettungsdiensten gebräuchlichen Funksysteme müssen innerhalb eines Tunnels uneingeschränkt verfügbar sein. Dies gilt auch für notwendige Funkstrecken zwischen der Einsatzstelle und der Einsatzleitung. Die Rettungsdienste verwenden ein einheitliches Funksystem (BOS-Funk), das im Einsatzfall die Verständigung der Rettungskräfte untereinander, sowie die Verständigung zwischen Rettungskräften und Einsatzleitung gewährleistet. Der Einsatz von Sprechfunk zwischen den oben genannten Stellen ist zur Steuerung des Einsatzes, sowie zur Gewährleistung der persönlichen Sicherheit der einzelnen Rettungskräfte unabdingbar. Version Seite 10 von 59

11 3.1.4 Verordnung über den Bau und Betrieb der Straßenbahnen BOStrab Für Tunnel von Bahnen des ÖPNV gilt die BOStrab. Im 23 Nachrichtentechnische Anlagen heißt es in Absatz 4: Im Tunnel müssen Einrichtungen vorhanden sein, die eine rasche und sichere wechselseitige Verständigung zwischen Polizei, Feuerwehr, Rettungsdiensten, deren Einsatzzentralen und den zentralen Betriebsstellen ermöglichen. 3.2 Verteilung der Kosten Die Nutzung der Gebäudefunkanlagen darf nur durch Berechtigte i. S. von 4 BOS- Funkrichtlinie erfolgen. Daher sind die Funkanlagen nach derzeitiger Gesetzeslage nach der Fertigstellung der Feuerwehr zur Nutzung zu überlassen. Die Kosten der Beschaffung, Installation und Unterhaltung der Funkanlagen trägt jedoch der jeweilige Bauherr bzw. der Eigentümer des Objekts. 3.3 Errichtung einer Gebäudefunkanlage Wird ein Bauherr nach bestehender Gesetzeslage durch eine entsprechende Auflage zur Baugenehmigung zur Installation einer Funkversorgungsanlage verpflichtet, bleibt es dem Bauherrn soweit aus der Baugenehmigung oder entsprechenden Richtlinien keine weitergehenden Vorgaben ergeben grundsätzlich überlassen, welche technische Lösung (aktive oder passive Systeme) er wählt, um die geforderte Funkversorgung zu gewährleisten. Mit der Planung der Funkversorgung kann der Bauherr ein Planungsbüro seiner Wahl beauftragen. Die daraus resultierende funktechnische Detailplanung muss i. d. R. von der zuständigen Branddirektion genehmigt werden. Die Funkanlage ist darüber hinaus nach ihrer Fertigstellung auf ihre Wirksamkeit und Betriebssicherheit zu überprüfen (Funktionsprüfung). Weitere Details werden in der Prozessbeschreibung in Abschnitt 8.1 beschrieben. Version Seite 11 von 59

12 4 Anforderungen der BOS Für alle Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) besteht die Notwendigkeit der zeitgerechten Koordination des Einsatzes von Sicherheitskräften und Sachmitteln. Vor diesem Hintergrund ergeben sich taktisch / betriebliche Anforderungen der BOS, die je nach Art und Nutzung sowohl in der Freiflächenversorgung als auch bei der Objektversorgung vollständig oder teilweise umgesetzt sein müssen. Dazu zählen u. a.: Kommunikation aller BOS untereinander im Gebäude und zum Außenbereich und umgekehrt, Einzelruf und Telefonie, Führen von Kräften im mobilen Einsatz, Führung über Leitstellen / Priorisierung der Leitstellen, Kommunikation von zwei oder mehreren Endgeräten ohne ortsfeste Infrastruktur (Direct Mode), sichere Übertragung, Abhörsicherheit / Verschlüsselungskonzept, Notruffunktionalität, SDS-Funktionalitäten / Alarmierung / Übermittlung von taktischen Statusmeldungen, Bildung von funktionalen Gruppen (statisch/dynamisch), hohe Sprachqualität, Empfindlichkeit, Störsicherheit usw., sowie hohe Verfügbarkeit und flächendeckende Funkversorgung. 4.1 Verfügbarkeit (permanent / Bedarfsfall) In Abhängigkeit vom Bedarf der jeweiligen BOS-Kräfte wird bei Objektversorgungen nach permanenter Nutzung und nach Nutzung im Bedarfsfall unterschieden. Beim Einsatz von aktiver Systemtechnik wird empfohlen, die Objektversorgung permanent zu betreiben. Dadurch sind eine ständige Überwachung und eine fehlerfreie Funktion gewährleistet. Im Falle von TMO-Repeatern sollte zudem die Rückwirkung auf das Netz permanent überprüft werden. Auch eine regelmäßig über einen länger andauernden Zeitraum betriebene Objektversorgung, z. B. bei Großveranstaltungen in Stadien, gilt in der Planung als permanent auch wenn sie nur bei Bedarf läuft. Bei der Nutzung im Bedarfsfall wird die Funkanlage manuell über ein Bedienfeld oder aber automatisch z. B. durch eine Brandmeldeanlage eingeschaltet. Details zu den im Bedarfsfall aktivierten TMO-Repeatern werden in Abschnitt 6.5 erläutert. 4.2 Redundanzvorgaben Damit die Objektversorgung auch im Falle eines schädigenden Ereignisses sichergestellt ist, wird durch die BOS eine redundante Ausführung gefordert. Dabei ist generell zwischen einer redundanten Ausführung des Verteilsystems bzw. der Antennenanlage und einer redundanten Anbindung (Repeater, LWL oder Basisstation) zu unterscheiden. Die technischen Details eines redundant aufgebauten Antennensystems werden in Abschnitt 9.5 diskutiert. Konkrete Redundanzvorgaben werden in den Mustervorgaben der Länder beschrieben. 4.3 Kapazität und Versorgungskategorie im Gebäude Die Anforderungen an Kapazität und Versorgungskategorie werden vom jeweiligen Bedarfsträger definiert. Generell erscheint für die meisten Bedarfsträger bei der Errichtung einer objektbezogenen eigenen Gebäudefunkanlage eine Versorgung mit Digitalfunk BOS im Gebäude entsprechend der Versorgungskategorie 2 im TMO mit 2 Frequenzen (NKFZ) als sinnvoll. Für große komplexe Gebäude (z. B. Flughäfen) könnte auch ein höherer Kapazitätsbedarf ermittelt werden. Version Seite 12 von 59

13 Die Versorgungskategorie 2 der Objektversorgung entspricht der Kategorie 4 bei Versorgung durch Standorte außerhalb des Gebäudes. Im Falle einer Objektversorgung, bei der das Signal bereits im Gebäudeinneren ausgesendet wird, ist die direkte Anwendung der Kategorien 3 oder 4 nicht möglich, da die in diesen Kategorien angenommene Gebäudedämpfung von 9 db nicht zum Tragen kommt. Bei der Nutzung von TMO-Repeatern ist der Frequenzbedarf durch die Anbinde-Basisstation vorgegeben, da alle Kanäle im Objekt reproduziert werden müssen. Hierbei ist die Kanalanzahl mit Kapazitätsreserve (130%) relevant und in der Realisierung zu berücksichtigen. Detaillierte Planungsvorgaben zur Feldstärke im Objekt sowie im Außenbereich des Objektes werden in Abschnitt 9.6 gegeben. 4.4 Weitergehende taktische Forderungen Neben den Anforderungen der BDBOS werden durch die örtlich zuständigen BOS-Dienststellen Vorgaben zu Redundanzen, funktionserhaltende Maßnahmen sowie zur Bauausführung definiert. Die behördlichen Anforderungen sind in Mustersätzen bzw. Merkblättern zur Objektfunkversorgung bei den zuständigen BOS-Dienststellen abrufbar. Das Dokument Allgemeine Anforderungen an Feuerwehr-Gebäudefunkanlagen [1] ist eine Empfehlung, welche auf der Homepage des Deutschen Feuerwehrverband (DFV) verfügbar ist. Version Seite 13 von 59

14 5 Anforderungen an die Sicherheit Bei der Planung der Objektversorgung sind auch Anforderungen an die materielle Sicherheit, die IT-Sicherheit und den Geheim- und personellen Sabotageschutz zu beachten. Generell sind die einschlägigen Bestimmungen der geltenden landesspezifischen Rahmenempfehlungen und Richtlinien der Feuerwehren anzuwenden. 5.1 Ausgangslage Materielle Sicherheit In einem zwischen Bund und Ländern abgestimmten Analyseprozess sind die Anforderungen hinsichtlich Verfügbarkeit, Vertraulichkeit und Integrität sowie mögliche Schadenshöhen betrachtet worden. Dieser Prozess mündete in dem Konzept Maßnahmen zum Schutz von BOS- Basisstationen, welches durch einen Umlaufbeschluss Geltung erlangte. Die Objektversorgung war weder Bestandteil des Analyseprozesses noch des Umlaufbeschlusses IT-Sicherheit Für Objektversorgungen ohne eigene Basisstation ist der IT-Grundschutz voraussichtlich nicht relevant, da diese nach gegenwärtigem Kenntnisstand über keine zu betrachtende IT verfügen. Objektversorgungen mit eigener Basisstation wären aus Sicht der IT-Sicherheit zu betrachten wie jede andere Basisstation Geheimschutz In der bisherigen 10-punktigen Einstufungsliste der BDBOS finden sich keine Informationen zur Objektversorgung Sabotageschutz Festlegungen für den Bereich der Objektversorgung sind von der BDBOS bisher nicht getroffen worden. 5.2 Einhaltung von Mindestanforderungen Zur Wahrung der Funktionsfähigkeit des Digitalfunk BOS im Sinne des 2 Abs. 1 Satz 1 des BDBOS-Gesetzes ist es erforderlich, dass gewisse Mindestanforderungen eingehalten werden, die mögliche negative Rückwirkungen auf das Digitalfunknetz verhindern sollen (siehe dazu Abschnitte bis 5.2.3). Die Einhaltung dieser Mindestanforderungen ist Voraussetzung dafür, dass Komponenten der Objektversorgung an das BOS-Digitalfunknetz angeschlossen werden können Mindestanforderungen materielle Sicherheit Die Schutzziele Vertraulichkeit und Integrität werden hier nicht näher betrachtet, da davon ausgegangen wird, dass die Ende-zu-Ende-Verschlüsselung auch innerhalb der Objektversorgung aufrecht erhalten bleibt. Wegen der nicht auszuschließenden Rückwirkungsmöglichkeit sind jedoch im Bereich des Zutrittschutzes materielle Maßnahmen zu ergreifen, um den Schutz des Digitalfunknetzes zu gewährleisten. Hierbei sind die nachfolgend beschriebenen Varianten denkbar Technischer Ausschluss einer Rückwirkung Laut Auskunft der Systemlieferantin kann nicht verbindlich zugesagt werden, dass Rückwirkungen (z. B. durch Hackerangriffe) sicher ausgeschlossen werden. Dies wäre durch geeignete Maßnahmen der materiellen Sicherheit zu verhindern. Version Seite 14 von 59

15 5.2.2 Mindestanforderungen IT-Sicherheit Aus IT-Sicherheitssicht sind Objektversorgungen mit Basisstation zu behandeln wie jede andere BS auch, die Maßnahmen des IT-Grundschutz sind analog zur generischen Grundschutzmodellierung der Basisstationen aus Schicht 2 des Gesamtsicherheitskonzepts umzusetzen. Objektversorgungen ohne Basisstation verfügen voraussichtlich über keine relevante IT und werden daher bisher aus IT-Sicherheitssicht nicht betrachtet Mindestanforderungen Geheimschutz Aus Sicht des Geheimschutzes bestehen hier keine wesentlichen Unterschiede zu den Basisstationen der Freifeldversorgung. Informationen über einzelne Objektversorgungen werden von den jeweiligen Errichtern erzeugt und sind gemäß den Vorgaben der VSA von diesen selbst ggf. einzustufen. Als Besonderheit ist hier gegeben, dass es auch private Betreiber von Objektversorgungseinrichtungen geben wird. Für diese gilt die VSA nicht. Hingegen sind in der BDBOS entstehende oder zu erzeugende Gesamtinformationen schutzwürdiger als die auf einzelne Objektversorgungen bezogenen Einzelinformationen. Auf Grund der bestehenden Parallelen könnte hier im Wesentlichen auf das bisherige Vorgehen zurückgegriffen werden und eine Objektversorgung wie eine Basisstation angesehen werden. Da Umfang und Art der Beteiligung privater Dritter noch nicht geklärt ist, sind in diesem Bereich ggf. spätere Präzisierungen erforderlich. 5.3 Weiterführende Maßnahmen Es bleibt Bund und Ländern unbenommen, neben den vorstehend geschilderten Mindestanforderungen weitere Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen. Da die Anforderungen an die konkreten Objektversorgungen sehr unterschiedlich ausfallen können, sind mannigfaltige Einzellösungen im Hinblick auf eine Erhöhung des Sicherheitsniveaus denkbar. Gleichwohl ist vorstellbar, dass es Maßnahmen gibt, die sich bei allen oder zumindest bei der überwiegenden Anzahl der Objektversorgungen als sinnvoll erweisen und technisch wie finanziell einfach realisierbar sind (z. B. eine wie auch immer ausgestaltete Notenergieversorgung für aktive Komponenten der Objektversorgung). Daher erscheint es auch im Interesse der Einheitlichkeit des Digitalfunk BOS zweckmäßig, sich in enger Abstimmung zwischen BDBOS, Bund und Ländern auf einheitliche Maßnahmen zu verständigen. Bund und Ländern sowie ggf. den Kommunen bliebe es im Rahmen ihrer jeweiligen Rechtssetzungskompetenz überlassen, diese weiterführenden Maßnahmen ganz oder teilweise verbindlich festzuschreiben. Version Seite 15 von 59

16 6 Technische Realisierungsmöglichkeiten Dieses Kapitel stellt die Lösungsansätze nach dem derzeitigen Stand der Technik im Überblick vor. Grundsätzlich ist die Versorgung für Trunked Mode Operation (TMO) und Direct Mode Operation (DMO) zu unterscheiden. TMO bietet die volle Funktionsvielfalt des Digitalfunks BOS, ist aber aufgrund der Anbindung ans Kernnetz technisch aufwendiger zu realisieren. DMO ist hingegen vergleichsweise einfach und kostengünstig aufzubauen, erlaubt allerdings wegen der fehlenden Anbindung an das Digitalfunknetz nur die Kommunikation innerhalb der jeweiligen DMO- Kanalgruppe. Die Aussagen in den Abschnitten 6.1 bis 6.3 gelten unabhängig von der Art der Verteilung im Objekt. Auf die Ansätze zur Signalverteilung im Objekt geht Abschnitt 6.4 ein. Es wird davon ausgegangen, dass aktive TMO-Komponenten grundsätzlich permanent betrieben werden. Dadurch ist eine ständige Überprüfung der Funktionalität aller Komponenten möglich und eine fehlerhafte Anlage würde nicht erst im Einsatzfall erkannt werden. In einigen Fällen kann ein im Bedarfsfall aktivierter TMO-Repeater sinnvoll sein. Derartige Lösungsansätze werden in Abschnitt 6.5 beschrieben. Als weitere Realisierungsmöglichkeit wird in Abschnitt 6.6 ein mobiler TMO-Repeater vorgestellt. Jedes zusätzlich in das BOS-Digitalfunknetz eingebrachte Netzelement verursacht Rückwirkungen auf das Bestandsnetz (Freifeldversorgung). Daher sind bei der Planung der Objektversorgung Randbedingungen zu beachten, die im Anschluss an die jeweiligen Lösungsansätze dargestellt werden. Zudem sind die in Kapitel 9 beschriebenen Planungsrichtlinien zu berücksichtigen. Welche der dargestellten technischen Lösungsmöglichkeiten in einem konkreten Anwendungsfall zum Einsatz kommen, ist darüber hinaus abhängig von den taktischen Konzepten der jeweiligen Anlagennutzer. Die technische Konzeption muss deshalb mit dem jeweiligen Nutzer der digitalen Objektfunkanlage abgestimmt werden. 6.1 TMO-Lösungsansätze für einzelne Objekte Zur Versorgung von Objekten im TMO stehen mehrere technische Lösungsansätze zur Auswahl: 1. Versorgung des Objektes durch eine eigene Basisstation, 2. Direkte HF-Ankopplung an eine Basisstation der Freifeldversorgung, 3. Repeater-Anbindung über Lichtwellenleiter an eine Basisstation, 4. Repeater-Anbindung über die Luftschnittstelle an eine Basisstation der Freifeldversorgung mittels gerichteter Antenne, 5. Passive Einkopplung. Im Folgenden wird detailliert auf die oben genannten Lösungsansätze eingegangen. Weitere Anforderungen, die sich aus dem im Einzelfall realisierten Verteilsystem ergeben, sind in den jeweiligen Tabellen nicht aufgeführt Eigene Basisstation im Objekt Eigene Basisstationen im Objekt werden im Rahmen der Objektversorgung dort eingesetzt, wo aufgrund der Größe und Komplexität des entsprechenden Objektes ein erhöhtes Verkehrsaufkommen zu erwarten ist bzw. dort, wo mehrere Objekte zu einem Verbund zusammengefasst werden können. Dies können beispielsweise Flughäfen, Messegelände, Industrieanlagen oder ähnliches sein. Diese Basisstation wird gegebenenfalls in die bereits vorhandene oder eine separat zu schaffende Infrastruktur zur Objektversorgung eingekoppelt. Version Seite 16 von 59

17 DXT TBS Abbildung 1: Eigene Basisstation im Objekt Bei der Planung von dedizierten Basisstationen für die Objektversorgung muss Folgendes beachtet werden: Auswirkung auf das BOS- Digitalfunknetz Anforderungen Festnetz Erhöhung der BTS-Anzahl des Gesamtnetzes Erhöhung der Kapazität an der Vermittlungsstelle (DXT) Zusätzliche Anbindung im Zugangsnetz Einbringen neuer Trägerfrequenzen (TRXe) Anforderungen Funknetz Einbringen neuer Trägerfrequenzen (TRXe) Erhöhte Interferenz Anforderungen Netzmanagement Weiteres Netzelement zur Einbindung in das Netzmanagement Anforderungen an Infrastruktur Separater Betriebsraum für BTS mit Übergabepunkten für Festnetzanbindung und Objektverteilnetz Aktivitäten Hohe Kosten für das Equipment Kapazitätsbereitstellung an der DXT und evtl. am DN2, ggf. Schwenk vorhandener Ringe an andere DXT Bereitstellung einer E1-Anbindung vom Objekt zur nächsten BTS bzw. zweier E1-Anbindungen zur Ringeinbindung Erhöhung der Kapazitäten der Trägerverwaltung in der DXT Erweiterung des Frequenzplanes und Parametergenerierung Weitere Netzmanagementanbindung notwendig, Erhöhung des Serviceaufwandes usw. Die vom Land festgelegten Anforderungen an die Sicherheit müssen umgesetzt werden Tabelle 1: Anforderungen und Maßnahmen für eigene Basisstationen im Objekt Direkte HF-Ankopplung an eine Freifeld-Basisstation Eine HF-Ankopplung an eine bestehende Basisstation der Freifeldversorgung ist eine Lösungsvariante, wenn sich die Basisstation auf dem Objekt bzw. in unmittelbarer Umgebung des Objektes befindet. Das Signal wird leitungsgebunden von der Basisstation in das Antennensystem eingespeist. Hierbei wird das HF-Signal mittels asymmetrischer Leistungsteiler aus dem Antennensystem der Freifeldfunkanlage ausgekoppelt und per Koaxial-Leitung zum Antennenverteilsystem (passiv oder aktiv) des Objektes geführt und dort eingekoppelt. Es bleibt nahezu die gesamte Ausgangsleistung der BS zur direkten Versorgung der Freifeldfunkzelle verfügbar und nur ein Bruchteil der Leistung wird für die Objektversorgung abgezweigt. Version Seite 17 von 59

18 Abbildung 2: Direkte HF-Ankopplung an Freifeld-Basisstation Diese Variante findet meist nur bei räumlicher Nähe zur Basisstation Anwendung, da die Kabeldämpfung abhängig vom verwendeten Kabeltyp die mögliche Länge der Koaxial-Leitung begrenzt. Auswirkung auf das BOS- Digitalfunknetz Anforderungen Festnetz Keine zusätzliche Anbindung im Zugangsnetz zur DXT notwendig Anforderungen Funknetz Einbringen zusätzlicher Verkehrslast in die vorhandene Zelle, Kapazität wird nicht vergrößert Leichte Reduzierung der Maximalleistung für die Freifunkzelle Anforderungen Netzmanagement Keine Anforderungen an Infrastruktur Zusätzliche Koppler für Sende- und Empfangspfad (z. B. 15-, 20- oder 30 db- Koppler) Kabeldämpfung beschränkt Kabellänge Bereitstellung von Übergabepunkten in das Objektverteilnetz Aktivitäten Keine, BTS ist bereits angebunden Verkehrsüberwachung und ggf. Trägernachrüstung erforderlich Verringerung der Funkabdeckung in der Fläche in der Praxis nicht relevant keine, da die Basisstation bereits im Netzmanagement integriert ist. Die vom Land festgelegten Anforderungen an die Sicherheit müssen umgesetzt werden Tabelle 2: Anforderungen und Maßnahmen für direkte HF-Ankopplung Repeater-Anbindung über Lichtwellenleiter (LWL) Das Objekt wird mittels Verstärkersystem versorgt. Die Verstärker werden über Lichtwellenleiter (LWL) an eine Basisstation angebunden, von der das Versorgungssignal ausgekoppelt wird. Die Entfernung zur Basisstation ist dabei durch die optische Dämpfung der LWL begrenzt. Bei dieser Lösungsvariante wird die zuvor beschriebene direkte HF-Ankopplung in das Konzept integriert. Dabei wird das HF-Signal über eine Koaxial-Leitung zum elektrooptischen Wandler geführt, in ein optisches Signal gewandelt und auf eine Monomodefaser gegeben. Im Objekt wird das optische Signal zurück gewandelt und in das Antennenverteilsystem des zu versorgenden Objektes eingekoppelt. Version Seite 18 von 59

19 Abbildung 3: Repeater mit Anbindung über LWL Auswirkung auf das BOS- Digitalfunknetz Anforderungen Festnetz Derzeitig Monomodefaser als dark fiber erforderlich, d. h. es dürfen sich keine aktiven Elemente auf der Leitung befinden. Die Faser überträgt das gesamte 400 MHz-Signal Anforderungen Funknetz Einbringen zusätzlicher Verkehrslast in die vorhandene Zelle, Kapazität wird nicht vergrößert Leichte Leistungsreduzierung für die Freifunkzelle Rauschen der Anbinde-BTS erhöht sich durch Anbindung von Repeatern Signallaufzeiten, Mehrwegeempfang Alle Trägerfrequenzen der BTS werden im Objekt abgebildet Anforderungen Netzmanagement Weitere Netzelemente (Repeater, Master Unit) zur Einbindung in das Netzmanagement Anforderungen an Infrastruktur Zusätzliche Koppler für Sende- und Empfangspfad (z. B. 15-, 20- oder 30 db- Koppler) Optische Dämpfung beschränkt Kabellänge Elektrooptischer Wandler in BTS-Nähe notwendig Betriebsraum für elektrooptischen Wandler mit zusätzlichen Übergabepunkten für Festnetzanbindung als Monomodefaser (dark fiber) Aktivitäten Bereitstellung der Faser von der BTS bis zum Objekt aufwendig Verkehrsüberwachung und ggf. Trägernachrüstung erforderlich Verringerung der Funkabdeckung in der Fläche in der Praxis nicht relevant Desensibilisierung der Anbinde-BTS, daher Begrenzung der Anzahl an Repeater notwendig Erweiterung des Frequenzplanes und Parametergenerierung. Es darf keine Störeinwirkungen auf das Flächennetz geben. Weitere Netzmanagementanbindung notwendig, Erhöhung des Serviceaufwandes usw. Master Unit sammelt i.d.r. die Signalisierung der Repeater Die vom Land festgelegten Anforderungen an die Sicherheit müssen umgesetzt werden Version Seite 19 von 59

20 Betriebsraum für Übergabepunkte Festnetzanbindung als Monomodefaser (dark fiber), Repeater und Einspeisepunkte für das Objektverteilnetz Die vom Land festgelegten Anforderungen an die Sicherheit müssen umgesetzt werden Tabelle 3: Anforderungen und Maßnahmen für Repeater mit Anbindung über LWL Repeater-Anbindung über die Luftschnittstelle Das Objekt wird mittels Verstärkersystem (Repeater) versorgt. Bei dieser Lösungsvariante erfolgt die Anbindung an das Netz durch eine gerichtete Anbindeantenne über die Luftschnittstelle an eine Vorzugsbasisstation der Freifeldversorgung. Hierbei muss mindestens Sichtverbindung oder besser eine freie 1. Fresnelzone zwischen den Antennen bestehen Bei Verwendung von kanalselektiven TMO-Repeatern müssen alle Kanäle des Freifelds im Gebäudeinneren reproduziert werden. Bandselektive (breitbandige) TMO-Repeater hingegen übertragen alle empfangbaren Kanäle der Freifeldversorgung in das Objekt. Die Systemtechniklieferantin empfiehlt in einer Stellungnahme [6], grundsätzlich auf Breitband-Anbinderepeater zu verzichten, vor allem aber in Gebieten, in denen konzentriert Objektversorgungen vorgesehen sind. Innerhalb eines Verteilnetzwerkes sind (optische) Breitbandrepeater hingegen uneingeschränkt einsetzbar, da hier die Kanalselektion bereits im Rahmen der Signalauskopplung oder Anbindung geschieht. In Abhängigkeit von der Verstärkung des Repeaters und den Funkausbreitungsbedingungen kann die Verwendung von Repeatern zu einem erhöhten Rauschanteil an der Anbinde- Basisstation führen. Die dadurch resultierende Desensibilisierung wird in Abschnitt 9.4 beschrieben und anhand eines Beispiels verdeutlicht. Generell ist zu beachten, dass beim Einsatz von Repeatern durch geeignete Pegelung bzw. Einstellung der Verstärkung zu gewährleisten ist, dass Selbsterregung ( Aufschwingen ) bzw. andere Störungen infolge zu hoher Schleifenverstärkung sicher vermieden werden. TBS Repeater Abbildung 4: Repeater mit Anbindung über die Luftschnittstelle Auswirkung auf das BOS- Digitalfunknetz Anforderungen Festnetz keine Anforderungen Funknetz Einbringen zusätzlicher Verkehrslast in die vorhandene Zelle, Kapazität wird nicht vergrößert Rauschen der Anbinde-BTS erhöht sich durch Anbindung von Repeatern Signallaufzeiten, Mehrwegeempfang Aktivitäten Keine Kapazität der Anbindezelle bleibt zunächst unverändert. Verkehrsüberwachung und ggf. Trägernachrüstung erforderlich Desensibilisierung der Anbinde-BTS, daher Begrenzung der Anzahl an Repeater notwendig Beachtung der Planungsrichtlinien notwendig. Sig- Version Seite 20 von 59

21 Alle Trägerfrequenzen der BTS müssen im Objekt abgebildet werden Anforderungen Netzmanagement Weiteres Netzelement zur Einbindung in das Netzmanagement Anforderungen an Infrastruktur Betriebsraum für Repeater und Einspeisepunkte in das Objektverteilnetz nallaufzeiten bei bandselektiven Repeatern in der Regel deutlich geringer als bei kanalselektiven. Es darf keine Störeinwirkungen auf die Freifeldversorgung geben, insbesondere bei bandselektiven Repeatern. Weitere Netzmanagementanbindung notwendig, Erhöhung des Serviceaufwandes usw. Die vom Land festgelegten Anforderungen an die Sicherheit müssen umgesetzt werden Tabelle 4: Anforderungen und Maßnahmen für Repeater mit Anbindung über die Luftschnittstelle Passive Einkopplung mit gerichteter Außenantenne Bei kleinen Objekten und sehr guter Freifeldversorgung ist eine passive Einkopplung mit gerichteter Außenantenne denkbar. Hierbei werden keine aktiven Komponenten eingesetzt. Die Weiterleitung des Signals erfolgt ohne Verstärkung von der Anbindeantenne zur Versorgungsantenne über ein Koaxial-Kabel. Dabei wird die durch das Koaxial-Kabel hervorgerufene Dämpfung des Signals durch den Antennengewinn kompensiert. Dieser Lösungsansatz kann auch zum Tragen kommen, wenn nur ein kleiner Teil eines Objektes (z. B. wenige Räume auf der von der Basisstation abgewandten Seite oder eine Tiefgarage) unversorgt ist. TBS Abbildung 5: Passive Einkopplung mit Außenantenne Auswirkung auf das BOS-Digitalfunknetz Anforderungen Festnetz keine Anforderungen Funknetz Einbringen zusätzlicher Verkehrslast in die vorhandene Zelle, Kapazität wird nicht vergrößert Anforderungen an Infrastruktur keine Aktivitäten Keine Kapazität der Anbindezelle bleibt zunächst unverändert. Verkehrsüberwachung und ggf. Trägernachrüstung erforderlich Keine Tabelle 5: Anforderungen und Maßnahmen für passive Einkopplung mit Außenantenne Version Seite 21 von 59

22 6.2 TMO-Lösungsansätze mit eigener Basisstation für mehrere Objekte Bei einer örtlichen Konzentration von zu versorgenden Objekten ist die Anbindung an Basisstationen der Freifeldversorgung nicht umsetzbar. Die Vielzahl der Objektversorgungen würde erhebliche Rückwirkungen auf die Netzqualität und -kapazität bedeuten. Für derartige Ballungsräume werden die nachfolgend beschriebenen Konzepte empfohlen, die dedizierte Basisstationen nur für die Objektversorgung vorsehen. Dies umfasst folgende Varianten: 1. Repeater-Anbindung über Lichtwellenleiter an eine Basisstation, 2. Repeater-Anbindung über die Luftschnittstelle an eine Basisstation, die ausschließlich zur Objektversorgung genutzt wird Repeater-Anbindung über Lichtwellenleiter (LWL) Für die Anbindung der Objekte wird ein optisches Verstärkersystem (Master-Unit) mit der Basisstation gekoppelt und das Versorgungssignal über Lichtwellenleiter in die zu versorgenden Objekte transportiert und in das Verteilsystem im Objekt eingespeist. Abbildung 6: Anbindung mehrerer Repeater über LWL Auswirkung auf das BOS-Digitalfunknetz Anforderungen Festnetz Derzeitig Monomodefaser als dark fiber erforderlich, d. h. es dürfen sich keine aktiven Elemente auf der Leitung befinden. Die Faser überträgt das gesamte 400 MHz-Signal Die zusätzliche Verkehrslast der Objektversorgung wird zur DXT transportiert. Aktivitäten Bereitstellung der Faser von der BTS bis zum Objekt Anbindung von zusätzlichen Basisstationen zur Versorgung von mehreren Objekten erforderlich. Anforderungen Funknetz In der Regel ist eine Kapazität von 2 Trägern ausreichend Verkehrsüberwachung und ggf. Trägernachrüstung erforderlich Rauschen der Objektversorgungs-BTS erhöht sich durch Repeater-Anbindung (ohne Auswirkung auf Freifeldversorgung) Signallaufzeiten, Mehrwegeempfang (direkter Pfad und Objektversorgung oder Objektversorgungen untereinander) Desensibilisierung der BTS begrenzt die Anzahl der anzubindenden Objekte Siehe Abschnitt 9 Als Trägerfrequenzen können die Kanäle 133 Eine Störeinwirkung auf das Freifeld ist nicht Version Seite 22 von 59

23 und 139 für die BTS genutzt werden gegeben. Bei größerem Kapazitätsbedarf können Frequenzen der Freifeldversorgung genutzt werden, sofern dies im Frequenzplan berücksichtigt wird Anforderungen Netzmanagement Weitere Netzelemente (Repeater, Master Unit) zur Einbindung in das Netzmanagement Weitere Netzmanagementanbindung notwendig, Erhöhung des Serviceaufwandes usw. Anforderungen an Infrastruktur Optische Dämpfung beschränkt Kabellänge, Signallaufzeit Sofern die Wechselwirkung benachbarter Objekte nicht ausgeschlossen werden kann, sind die Laufzeitunterschiede aufgrund von unterschiedlicher Leitungslänge auszugleichen. Elektrooptischer Wandler in BTS-Nähe notwendig Betriebsraum für BTS und elektrooptischer Wandler mit zusätzlichen Übergabepunkten für Festnetzanbindung als Monomodefaser (dark fiber) Betriebsraum für Übergabepunkte Festnetzanbindung als Monomodefaser (dark fiber), Repeater und Einspeisepunkte für das Objektverteilnetz Die vom Land festgelegten Anforderungen an die Sicherheit müssen umgesetzt werden Die vom Land festgelegten Anforderungen an die Sicherheit müssen umgesetzt werden Tabelle 6: Anforderungen und Maßnahmen für die Anbindung mehrerer Repeater über LWL Repeater-Anbindung über die Luftschnittstelle Ist eine geeignete LWL-Infrastruktur nicht vorhanden, können die Objekte über die Luftschnittstelle angebunden werden. Zu diesem Zweck kann es sinnvoll sein, an geeigneter Stelle dedizierte Basisstationen nur für den Zweck der Objektversorgung zu errichten. Diese Basisstationen dürfen nicht für die Freifeldversorgung genutzt werden, d. h. ein Zellwechsel im Freifeld zu derartigen Basisstationen muss ausgeschlossen werden. Dies ist durch geeignete technische Maßnahmen zu erreichen. Diese Abgrenzung kann in der Theorie über Teilnehmerklassen mit geringer Priorität erfolgen, mit deren Hilfe die normalen Freifeld-Basisstationen bevorzugt genutzt würden. Auf die Basisstation zur Objektversorgung würde erst bei erheblicher Beeinträchtigung der Freifeld-Versorgung zurück gegriffen, wie sie üblicherweise innerhalb des Objektes zu erwarten ist. Der aktuelle Planstand im BOS-Digitalfunknetz lässt allerdings keine geeigneten Teilnehmerklassen für diesen Anwendungsfall zu. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung so genannter Signalinvertierer die das TETRA-Signal sowohl an der Basisstation als auch am Repeater geeignet umsetzen, so dass es im Freifeld nicht nutzbar ist. Dieses Verfahren ist zurzeit weder ein standardisiertes Leistungsmerkmal in TETRA noch funktionaler Bestandteil der Komponenten aus der Systemtechnikbibliothek. Auch im Hinblick auf die Urkunde zur Frequenzzuteilung ist das Verfahren nicht frei gegeben. Weiterhin treten bei diesem Verfahren im Umfeld der Objekte starke Gleichkanalstörungen auf, da das invertierte Signal der Basisstation mit dem rück-invertierten Signal innerhalb der Objekte interferiert. Falls das Verfahren nutzbar werden sollte, ist i. d. R. zusätzlich eine Umsetzung der Signale im Frequenzbereich vorzusehen (s. u.). Version Seite 23 von 59

24 Eine Umsetzung des Basisstationssignales auf andere Frequenzen (ggf. in Kombination mit der Signalinvertierung) bedingt weitere Frequenzkanäle für die Nutzung zur Objektversorgung. Weiterhin muss ausgeschlossen sein, dass diese Frequenzkanäle im Freifeld genutzt werden. Unter den beschriebenen Randbedingungen bleibt derzeit nur die Möglichkeit, eine Trennung über die Sendeleistung zu realisieren. Dabei muss das Signal der Basisstation für die Objektversorgung im Freifeld deutlich (ca. 6 db) geringer empfangen werden, als die Signale der umgebenden Freifeld-Basisstationen. Dies ist notwendig, um im Freifeld einen Zellwechsel in die Zelle für die Objektversorgung zu verhindern. Praktisch ist dies beispielsweise durch Kollokation der Objektfunk-Basisstation mit einer Freifeld-Basisstation in Kombination mit einer geringeren Sendeleistung möglich. Die Anbindung an die Objektversorgungs-Basisstation über die Luftschnittstelle erfolgt durch gerichtete Anbindeantennen an den Objekten. Hierbei muss mindestens Sichtverbindung oder besser eine freie 1. Fresnelzone zwischen den Antennen bestehen. Aufgrund der technischen Eigenschaften werden kanalselektive Repeater eingesetzt, um die Funkkapazität in das Gebäude zu bringen. Die Kanalanzahl ist von der Dimensionierung der Objektversorgungs-Basisstation abhängig. Generell ist zu beachten, dass beim Einsatz von Repeatern durch geeignete Pegelung bzw. Einstellung der Verstärkung zu gewährleisten ist, dass Selbsterregung bzw. andere Störungen infolge zu hoher Schleifenverstärkung sicher vermieden werden. TBS Repeater Repeater Abbildung 7: Anbindung mehrerer Repeater über die Luftschnittstelle Auswirkung auf das BOS- Digitalfunknetz Anforderungen Festnetz Die zusätzliche Verkehrslast der Objektversorgung wird zur DXT transportiert. Anforderungen Funknetz In der Regel ist eine Kapazität von 2 Trägern ausreichend Aktivitäten Anbindung von zusätzlichen Basisstationen zur Versorgung von mehreren Objekten erforderlich. Verkehrsüberwachung und ggf. Trägernachrüstung erforderlich Rauschen der Objektversorgungs-BTS erhöht sich durch Repeater-Anbindung (ohne Auswirkung auf Freifeldversorgung) Signallaufzeiten, Mehrwegeempfang (direkter Pfad und Objektversorgung oder Objektversorgungen untereinander) Als Trägerfrequenzen können die Kanäle 133 und 139 für die BTS genutzt werden Desensibilisierung der BTS begrenzt Anzahl der anzubindenden Objekte Siehe Abschnitt 9 Eine Störeinwirkung auf das Freifeld ist nicht gegeben. Version Seite 24 von 59

25 Anforderungen Netzmanagement Weitere Netzelemente zur Einbindung in das Netzmanagement Anforderungen an Infrastruktur Betriebsraum für BTS Betriebsraum für Repeater und Einspeisepunkte in das Objektverteilnetz Bei größerem Kapazitätsbedarf können Frequenzen der Freifeldversorgung genutzt werden, sofern dies im Frequenzplan berücksichtigt wird Weitere Netzmanagementanbindung notwendig, Erhöhung des Serviceaufwandes usw. Die vom Land festgelegten Anforderungen an die Sicherheit müssen umgesetzt werden Die vom Land festgelegten Anforderungen an die Sicherheit müssen umgesetzt werden Tabelle 7: Anforderungen und Maßnahmen für die Anbindung mehrerer Repeater über die Luftschnittstelle 6.3 DMO-Lösungsansatz TETRA-Endgeräte können als TMO-DMO-Gateway oder DMO-Repeater betrieben werden. Dies gilt für Handfunkgeräte HRT und Fahrzeugfunkgeräte MRT gleichermaßen. Dabei ist allerdings zu beachten, dass jeweils nur eine Betriebsart ausgewählt werden kann. Der gleichzeitige Einsatz beider Betriebsarten im selben Endgerät ist zurzeit nicht möglich. Die Aktivierung und die Auswahl der Betriebsart können je nach Hersteller und Endgerätetyp dynamisch durch SDS konfiguriert werden. Eine Überwachung durch das Netzmanagement ist ohne weitere Maßnahmen nicht möglich TMO-DMO-Gateway Ein als TMO-DMO-Gateway betriebenes Endgerät (bevorzugt mobil im Einsatzfahrzeug) kann eine DMO-Gruppe mit einer TMO-Gesprächsgruppe verbinden. Hiermit kann z. B. temporär die Anbindung einer mit TMO schlecht versorgten Einsatzstelle oder eines Gebäudes an die Einsatzleitstelle erfolgen. Eine Verbesserung der Funkversorgung untereinander an der Einsatzstelle selbst oder im Gebäude ist hiermit nach derzeitigem Kenntnisstand nicht möglich. TMO / DMO Gateway Abbildung 8: Betrieb eines TMO-DMO-Gateways zur temporären Anbindung einer DMO-Gruppe Version Seite 25 von 59

26 6.3.2 DMO-Repeater Zurzeit werden zwei Typen von DMO-Repeatern von den Herstellern angeboten: Repeater der Betriebsart 1A nutzen dieselbe Frequenz zum Senden und Empfangen. Jeweils ein Zeitschlitz wird für das Empfangen und das Senden genutzt. Diese Betriebsart ist sehr frequenzökonomisch und wird deshalb gerne bevorzugt. Da die einzelnen Frequenzen der DMO-Kanäle HF-technisch sehr dicht zusammen liegen können, ist ein Parallelbetrieb von mehreren Repeatern an einer Antennenanlage nur mit hohem Aufwand darstellbar. Die Signale eines sendenden Repeaters können die Empfindlichkeit des Empfängers eines anderen Gerätes beeinflussen. Repeater der Betriebsart 1B nutzen zum Senden und Empfangen ein Duplex-Frequenzpaar. Das Senden und Empfangen erfolgt somit über verschiedene Frequenzen mit einem Abstand von 10 MHz. Eine Signalüberlagerung eines Empfängers durch das Sendesignal eines anderen Gerätes ist somit nicht zu befürchten. Durch den Duplexabstand von 10 MHz kann der Sende- und Empfangsweg aufgeteilt werden und von Verstärkern, von der Empfängerauswahl einer Gleichwellensteuerung oder von einem optischen Verteilnetzwerk weiterverarbeitet werden. Die zu verwendenden DMO-Frequenzen müssen jeweils im DMO-Repeater und in den Endgeräten definiert werden. Es muss eine Koordinierung der vorgesehenen DMO-Frequenzen zwischen den Bedarfsträgern stattfinden, um zu verhindern, dass sich bei Großschadenslagen die ggf. gleichzeitig eingesetzten Repeater bzw. Gateways der unterschiedlichen am Einsatz beteiligten Bedarfsträger stören Rahmenbedingungen bei DMO-Repeatern Der DMO-Repeater sendet ein Präsenzsignal, das das jeweilige Endgerät veranlasst, die Kommunikation über den Repeater abzuwickeln und nicht direkt mit einem anderen Funkgerät. Es muss demnach sichergestellt sein, dass der Repeater alle zu versorgenden Bereiche mit genügend Pegel versorgen kann. Hier stoßen mobile DMO-Repeater an ihre Grenzen. Eine ortsfeste und entsprechend ausgebaute DMO-Repeater-Funkstelle kann dagegen so dimensioniert und konfiguriert werden, dass im Bedarfsfall ein zuverlässiges, störungsfreies lokales Netz für den TETRA-DMO-Verkehr zur Verfügung steht. In Anlehnung an die bei den bisherigen analogen Gebäudefunkanlagen geforderten Vorgaben nach TR BOS können bei einer ortsfesten DMO- Repeater-Funkstelle eine wirksame Störungsüberwachung, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, eine Einsprechmöglichkeit und eine bedarfsgesteuerte Einschaltung, z. B. durch eine Brandmeldeanlage, realisiert werden. Da in Ballungsgebieten mehrere Objektversorgungsanlagen in unmittelbarer Nähe aufgebaut sind, muss dafür gesorgt werden, dass sich diese Anlagen nicht mehr als unbedingt erforderlich gegenseitig stören oder verriegeln. Auf das Thema Verriegelung soll im Folgenden näher eingegangen werden. Laut ETSI-Spezifikation muss das Senden eines Repeaters unterdrückt werden, wenn ein anderer Repeater auf der gleichen Frequenz bereits seine Statusmeldungen sendet. Das ist für die Versorgung von Gebäuden nicht förderlich und kann die Einsatzkräfte an der Einsatzstelle sogar gefährden. Z. B. könnte ein Notruf nicht oder erst verspätet abgesetzt werden. Bei einer Vielzahl von Objekten mit DMO-Lösungen auf engem Raum wird diese Störung selbst dann auftreten, wenn die jeweiligen Anlagen nur im Bedarfsfall aktiviert werden. Da die Objektversorgungsanlagen die Kommunikation an der Einsatzstelle sicher stellen sollen, muss diese Verriegelung unterdrückt werden. Hierbei kann sicherlich hingenommen werden, dass an der Grenze des Versorgungsbereiches Störungen auftreten. Zurzeit kann dieser Effekt nur durch eine frequenz- und richtungsselektive Koppeleinrichtung zwischen Repeater und Antennennetzwerk vermieden werden. Nach bisherigem Stand der Technik ist diese Lösung auch nur bei unterschiedlichen Sende- und Empfangsfrequenzen realisierbar, also nur in Verbindung mit der Repeater-Betriebsart 1B. Eine entsprechende softwareseitige Lösung der Gerätehersteller wäre hier sicherlich anzustreben. Version Seite 26 von 59

27 Versorgung eines Gebäudes mit einem einzelnen DMO-Repeater Ein im DMO-Repeater-Modus betriebenes Endgerät erweitert in der Regel über ein passives Verteilsystem die DMO-Versorgung im Gebäudeinneren. Für jeden DMO-Kanal wird dabei ein eigenständiger DMO-Repeater benötigt. Die DMO-Kommunikation zwischen Einsatzkräften im Objekt und vor dem Objekt (Außenantenne) kann somit realisiert werden. Das Schlitzkabel kann auch als Ring ausgeführt sein, um etwaige Redundanzvorgaben zu erfüllen. Alternativ kann die Versorgung auch mit Antennen realisiert werden. DMO Schlitzkabel Außenantenne ELW DMO- Repeater Abbildung 9: Einsatz eines DMO-Repeaters DMO-Repeater mit optischem Verteilnetzwerk Ein DMO-Repeater mit der Betriebsart 1B lässt sich zusammen mit einer Lichtwellenleiter- Struktur betreiben. Die im Zusammenwirken von LWL und TMO-Repeatern bekannten Schwierigkeiten sind aufgrund des lokal begrenzten Funkeinsatzes für DMO-Repeater nicht relevant. So gibt es mit dem DMO-Repeater weder Probleme mit der Isolation zwischen Zubringer und Sendeantenne noch mit Instabilität oder zu hoher Sendeleistung. Weitere Informationen über die Repeater-Anbindung mit LWL befinden sich in den Abschnitten 6.1.3, und DMO-Repeater und Pegelanhebung In der Regel wird das Signal des DMO-Repeaters mit Hilfe von Schlitzkabeln im Objekt verteilt. Aufgrund der im Vergleich zu einem TMO-Repeater geringen Sendeleistung eines DMO- Repeaters kann es notwendig sein, eine bidirektionale Verstärkung des Signals vorzunehmen. Technisch kann das nur durch eine Aufsplittung des Sende und Empfangsweges erfolgen, so dass diese Verstärkung nur bei 1B-Repeatern angewendet werden kann. Eine solche Pegelanhebung kann vor allem dort erforderlich sein, wo die Infrastruktur alter Funknetze weiter verwendet werden soll. Die Erfahrung zeigt, dass die auf den Frequenzbereich des Analogfunks dimensionierte Länge der Schlitzkabelschleifen bei Nutzung im TETRA-Band oftmals eine zu hohe Kabeldämpfung mit sich bringt und die Versorgung somit nicht vollständig sichergestellt werden kann. Diese Verstärkung sollte auf die Migration von Bestandsnetzen beschränkt werden. Bei der Planung neuer Netze ist die höhere Dämpfung des Signals bei der Dimensionierung sowohl des Leitungsquerschnitts als auch bei der Kabelmenge zu berücksichtigen DMO-Gleichwelle Wenn eine Objektversorgung z. B. in weit ausgedehnten Gebäudekomplexen den Einsatz mehrerer Sender erfordert um die Versorgung sicher zu stellen, können nicht mehrere autarke DMO-Repeater auf einer Frequenz parallel eingesetzt werden. Diese Repeater würden sich gegenseitig beeinflussen / verriegeln. Eine Kommunikation von jedem Punkt des Gebäudes zu jedem anderen Punkt kann so nicht realisiert werden weil jeder Repeater nur einen kleinen abgegrenzten Bereich versorgen kann. Hier könnte eine DMO-Gleichwelle zum Einsatz kommen. Wie Version Seite 27 von 59

28 die Namensgebung schon andeutet, ist dieser Ansatz vergleichbar mit der aus dem Analogfunk bekannten Gleichwelle. Die Einzelnen Sender- / Repeaterstandorte werden durch Vierdrahtleitungen mit der zentralen Empfängerauswahl verbunden. Die ankommenden Signale werden hier bewertet und das Beste über alle Senderstandorte wieder abgestrahlt. Das kann, wie auch bei der analogen Gleichwellenfunkanlage, nur über getrennte Sende und Empfangsfrequenzen realisiert werden. Deshalb kommen hier DMO-1B-Repeater zum Einsatz. Ein großer Vorteil dieser Lösung wäre eine sehr einfache und kostengünstige Migration von alten Analoganlagen mit annähernd gleichem Funktionsumfang wie bisher. Das Konzept soll im Rahmen eines Praxistests auf seine Funktionsfähigkeit und Eignung untersucht werden. Unter praxisnahen Bedingungen soll vor allem auch die Betriebssicherheit und die Störresistenz ausgetestet werden. Die Ergebnisse des Praxistests werden in der nächsten Version dieses Leitfadens dargestellt. Abbildung 10: Konzept einer DMO Gleichwelle 6.4 Verteilsystem im Objekt Man unterscheidet zwischen passiven und aktiven Verteilsystemen. Unter passiven Verteilsystemen versteht man ein Verteilnetz, welches ausschließlich aus Koaxial- Kabeln bzw. Schlitzkabeln, Koppelelementen und Antennen besteht. Eine aktive Verstärkung des Signals erfolgt nicht. Im Gegensatz hierzu werden bei aktiven Verteilsystemen zusätzlich Repeater (als aktive Komponenten) eingesetzt. Je nach Bedarf kommt ein reines Koaxial-Netz oder eine Kombination aus optischen und koaxialen Netzen zur Anwendung. Die länderspezifisch geltenden Anforderungen an die Komponenten des Verteilsystems (z. B. IEC-Normen für Kabel) sind zu beachten Optische Verteilnetze Optische Verteilnetze werden dort eingesetzt, wo über große Entfernungen die Signale dämpfungsarm übertragen werden sollen. Weiterhin lassen sich bei Glasfasern mit entsprechender Reserve einfach Signallaufzeiten anpassen. Version Seite 28 von 59

29 Repeater Repeater Repeater Optische Master Unit Abbildung 11: Komponenten eines optischen Verteilsystems Vorteile Lichtwellenleiter als dämpfungsarmes Übertragungsmedium zur Überbrückung größerer Entfernungen Nachteile Zusätzliche Investitionskosten für Systemtechnik zur Wandlung elektrischer in optische Signale und umgekehrt Schlitzkabel Schlitzkabel sind Koaxial-Kabel, die durch gezielt angebrachte HF-Undichtigkeiten (Öffnungen) im Schirm einen geringen Teil der geführten HF-Leistung abgeben. Sie ermöglichen dadurch eine relativ homogene Funkversorgung entlang der im Objekt installierten Kabel. Gewollte HF-Undichtigkeit (Schlitze) Abbildung 12: Aufbau eines Schlitzkabels Vorteile Redundanzkonzepte sind einfacher zu realisieren homogene Funkfeldverteilung ununterbrochene HF-Abdeckung, damit einfache Versorgung von Problembereichen (lange Gänge, Aufzugschächte) Reduzierung von Abschattungen durch Hindernisse im Versorgungsbereich Nachteile hohe Investitionskosten für Material und Installation Version Seite 29 von 59

30 6.4.3 Antennen Antennen sind besonders geeignet für die Versorgung von lokal begrenzten Bereichen, in denen Schlitzkabel nur eingeschränkt verbaut werden können oder ihr Einsatz wirtschaftlich nicht vertretbar ist. Vorteile niedrige Investitionskosten für Antennen und Installation Nachteile keine homogenen Ausbreitungseigenschaften erheblicher Anstieg der Verluste in Abhängigkeit von den Entfernungen zwischen Antennen und Endgeräten Abschattungseffekt durch Fahrzeuge oder Einrichtungen innerhalb des Versorgungsbereiches keine Redundanz bei Beschädigungen, zusätzliche Aufwendungen nötig 6.5 Im Bedarfsfall aktivierte TMO-Repeater Im Folgenden werden verschiedene Möglichkeiten einer Aktivierung im Bedarfsfall mit ihren Vorund Nachteilen beschrieben Aktivierung über externen Impuls Der im Bedarfsfall aktivierte TMO-Repeater ist technisch einfach zu realisieren und in der Regel mit bestehenden Komponenten (FW-Bedienfeld, Brandmeldeanlage, Alarmanlage usw.) kombinierbar. Über den externen Impuls wird der band- oder kanalselektive Repeater eingeschaltet und ist innerhalb kürzester Zeit (deutlich unter einer Minute) betriebsbereit. Eine technische oder einsatztaktische Bewertung dieses Lösungsansatzes im Rahmen eines Praxistests ist aus Sicht der Bedarfsträger nicht erforderlich, so dass an dieser Stelle lediglich theoretische Erkenntnisse genannt werden. Abbildung 13: Feuerwehr-Bedienfeld als potentielle Aktivierungsmöglichkeit Da die Objektversorgungsanlage nur im Bedarfsfall, z. B. bei einem Brand, aktiviert wird und somit die meiste Zeit stromlos bleibt, verursacht dieser Lösungsansatz vergleichsweise geringe Betriebskosten. Rückwirkungen auf das Freifeld sind nur in der kurzen Zeit des Bedarfsfalles möglich, dürfen aber dennoch nicht außer Acht gelassen werden, um in diesem Moment die Netzqua- Version Seite 30 von 59

31 lität in der Umgebung des Objektes nicht zu gefährden. Die Planung der Anlage muss daher den gleichen Ansprüchen genügen und nach denselben Prozessen angezeigt werden wie eine permanent betriebene Anlage. Der im Bedarfsfall aktivierte Repeater hat den großen Nachteil, dass die Objektversorgung von Bedarfsträgern wie DRK oder Polizei nicht genutzt werden kann, sofern diese nicht über die Möglichkeit der Aktivierung verfügen. Die Aktivierung erfordert zudem immer einen externen Impuls. Solange die Anlage deaktiviert ist, findet keine Überwachung statt und damit auch keine Möglichkeit der Fernkonfiguration. Aus diesen Gründen ist eine permanent betriebene Anlage in den meisten Fällen vorzuziehen. Bei Änderungen am umgebenden Freifeld und insbesondere der Anbinde-Basisstation (Frequenzplan, Sendeleistung, Netzverdichtung usw.) muss die Objektversorgung aktiviert und auf notwendige Anpassungen überprüft werden. Auch bauliche Veränderungen in der Umgebung, z. B. der Neubau eines Gebäudes im Anbindebereich, müssen berücksichtigt werden. Ansonsten ist die korrekte Funktion im Bedarfsfall nicht gewährleistet. Dieser Lösungsansatz lässt sich nur in solchen Objekten sinnvoll einsetzen, in denen eher selten eine Kommunikation erforderlich ist und diesem Bedarf immer ein Ereignis vorausgeht, dass die Anlage aktivieren kann. Zudem sollte die Anlage regelmäßig zu Testzwecken aktiviert werden, um eine Fehlfunktion beispielsweise durch Alterung und Ausfall einzelner Bauteile auszuschließen Variante mit Aktivierung über Endgerät Es wäre theoretisch denkbar, die TETRA-Endgeräte selbst als Auslöser für die Aktivierung des im Bedarfsall aktivierten Repeaters zu nutzen und somit alle Bedarfsträger zu bedienen. Hierzu wären Detektoren an den Eingängen des Objekts notwendig, die den Amplitudenverlauf im Bereich MHz überwachen und bei Überschreitung eines Schwellwertes die Funkanlage in Betrieb setzen. Die konkrete technische Realisierung müsste mit der Industrie diskutiert werden: Beispielsweise ist eine Signaldekodierung vermutlich nicht zulässig, trotzdem sollte sich die Anlage nur durch TETRA-Signale aktivieren lassen. Als positiver Nebeneffekt wäre mit dieser Variante bereits die infrastrukturelle Voraussetzung für eine periodische Einschaltung der Anlage vorhanden. In Verbindung mit einem leistungsfähigen Repeatermanagement lassen sich theoretisch auch die automatisierte Überwachung und Kanalwechsel realisieren. Im Vergleich zu einer über Brandmeldeanlage oder FW-Bedienfeld aktivierten Anlage sind zusätzliche Komponenten notwendig, die die Komplexität und Ausfallwahrscheinlichkeit sowie die Kosten erhöhen. Verglichen mit einer permanent laufenden Funkanlage würden die zusätzlichen Investitionskosten durch die Energiekostenersparnis zumindest teilweise kompensiert. Um die Zuverlässigkeit und Realisierbarkeit dieser Lösung näher zu untersuchen, wären Praxistests und organisatorische Abstimmungen erforderlich Uplink-Stummschaltung Anders als bei einem im Bedarfsfall aktivierten Repeater kann über das Leistungsmerkmal UL- Stummschaltung das Ausgangssignal eines über die Luftschnittstelle angebundenen kanalselektiven Repeaters automatisch aktiviert und deaktiviert werden. Sendet in einem definierten Zeitraum kein Endgerät im Versorgungsbereich des Repeaters, wird der Uplink stummgeschaltet bzw. stark gedämpft. Bei Detektion eines TETRA-Signals im Bereich der Objektversorgung wird der Uplink innerhalb von wenigen Zeitschlitzen aktiviert. Es ist dazu kein externes Signal notwendig, sondern der Repeater selbst überwacht den Bedarf der Aktivierung. Der Downlink, d. h. die Aussendung des TETRA-Signals über die Objektversorgung, ist hingegen ständig aktiv und der Repeater ist zu jeder Zeit überwachbar. Dieser Ansatz stellt sich für den Nutzer wie eine permanent aktivierte Anlage dar. Die Aktivierung des Uplinks sollte so schnell geschehen, dass auch ein Übergang vom Freifeld in die Objektversorgung ohne Gesprächsabbruch oder Qualitätseinbußen möglich ist. Trotzdem wird die meiste Version Seite 31 von 59

32 Zeit der Uplink abgeschaltet, so dass eine Beeinflussung der Anbinde-Basisstation nur dann stattfindet, wenn tatsächlich über den Repeater kommuniziert wird. Die UL-Stummschaltung hat allerdings keinen Einfluss auf Störungen, die durch die TETRA- Emission aus dem Objekt heraus verursacht werden. Es wird weder die Interferenz reduziert noch das besonders kritische Schwingen des Repeaters bei mangelhafter Isolation von Sendeund Empfangsantenne vermieden. Zurzeit ist das Leistungsmerkmal Stand der Technik für kanalselektive Repeater und je nach Hersteller ohnehin immer eingeschaltet und nicht optional aktivierbar. Ob eine ähnliche Funktion auch bei bandselektiven Repeatern etabliert werden kann, wird zukünftig untersucht. Weiterhin ist eine technische und einsatztaktische Bewertung im Rahmen eines Praxistests geplant. Die Erkenntnisse fließen in die nächste Version des Leitfadens ein. Wenn die Tests positiv verlaufen, könnte die UL-Stummschaltung als Standard-Leistungsmerkmal eines kanalselektiven Repeaters gefordert werden. 6.6 Mobiler TMO-Repeater Um in sehr kurzer Zeit eine leistungsfähige Objektversorgung bereitzustellen, gibt es die Möglichkeit einen mobilen TMO-Repeater einzusetzen, der das Signal von der nächstgelegenen Basisstation empfängt und über ein Schlitzkabel oder eine Antenne an die Einsatzstelle bringt. Sind die Schlitzkabel im Gebäude bereits vorhanden, kann das Signal auch über einen Anschlusspunkt in die Anlage gespeist werden. Der TMO-Repeater ist in einem Fahrzeug installiert, welches über einen ausfahrbaren Mast verfügt. Dieser ist drehbar gelagert, um eine Ausrichtung der Empfangsantenne im ausgefahrenen Zustand zu ermöglichen. Ein GSM-Modul ermöglicht die Überwachung des technischen Betriebszustandes des Fahrzeugs. Damit ist nur zum Einrichten der mobilen Funkstelle geschultes Fachpersonal am Einsatzort notwendig. Die mobile Stromversorgung wird über einen Diesel-Generator und Batterien als zusätzliche Stromreserve gewährleistet. Es besteht aber auch die Möglichkeit den Repeater über eine 230V- Fremdeinspeisung zu betreiben. Zur Einrichtung des TMO-Repeaters ist das Fahrzeug mit Test- und Kontrollinstrumenten ausgerüstet. Neben Laptop mit Bedien- und Kontrollsoftware für den Repeater ist das Fahrzeug mit einem Spektrumanalyzer ausgestattet, um die vor Ort verfügbaren Signale von Basisstationen, ihre Frequenzen und Feldstärken zu ermitteln. Bei der Einrichtung des Repeaters ist darauf zu achten, dass eine ausreichende Entkopplung zwischen der Einkoppelantenne und dem Schlitzkabel gewährleistet ist. In einem Praxistest im Übungstunnel der U-Bahn mit Teilnehmern der Polizei und Feuerwehr wurden der schnelle Aufbau und die einfache Einrichtung des Repeaters demonstriert. Der störungsfreie Betrieb und die Versorgung im Tunnel wurden durch die Bedarfsträger technisch und taktisch bewertet und als sehr praktisch für bestimmte Einsatzszenarien bestätigt. Bei der Wahl des mobilen Repeaters für den Einsatz in der Objektversorgung ist zu beachten, dass gewisse Kenntnisse des Funknetzes vor Ort notwendig sind und vor einem Einsatz in Erfahrung gebracht werden müssen. Die Anzahl der Träger der Anbinde-Basisstation und deren Frequenzen müssen vor dem Einsatz über die jeweilige Landesstelle (z. B. Autorisierte Stelle) beim Netzmanagement erfragt werden, um einen reibungslosen Betrieb zu ermöglichen. Version Seite 32 von 59

33 Abbildung 14: Mögliches Einsatzszenario Folgende Einsatzmöglichkeiten wären für diese mobile Lösung denkbar: Noch nicht mit TETRA versorgte Gebäude oder Tunnel Gebäude und Tunnel, deren Objektfunkanlage durch Explosion, Brand, mechanische Zerstörung oder Überflutung zerstört wurde Gebäude, die sich im Aufbau oder Abriss befinden Größere Schadenslagen, geplante Events usw. Diese mobile Lösung kann auch entsprechend erweitert werden: Ausgestattet mit einem kanalselektiven Repeater für 4 oder 8 Kanäle Ausgestattet mit einem zweiten Repeater, der außerhalb des Fahrzeuges betrieben werden kann, inkl. einem transportablen Stromversorgungsmodul (z. B. für die Versorgung eines Tunnelabschnitts an beiden Zustiegen) Ausgestattet mit einer optischen Master Unit (OMU) und einem außerhalb des Fahrzeuges betreibbaren optisch angebundenen Repeaters. So kann das Signal der Basisstation über eine größere Entfernung zum bzw. in das Gebäude oder den Tunnel übertragen werden. Dazu werden bis zu 500 m Single Mode LWL Kabel im Fahrzeug mitgeführt. Grundsätzlich gilt, dass das Einbringen jedweder aktiver Technik in das Funknetz eine potentielle Störquelle darstellt und Absprachen mit dem zentralen technischen Betrieb und der jeweiligen Landesstelle erfordert. Der Einsatz darf nur mit entsprechend ausgebildetem Personal erfolgen. 6.7 Technische Anforderungen an TMO-Repeater Für TMO-Repeater, die in Objektversorgungen eingesetzt werden sollen, gelten dieselben Anforderungen an die netztechnischen und physikalischen Eigenschaften wie für TMO-Repeater, die im Rahmen der Zellerweiterung eingesetzt werden. Die wesentlichen netztechnischen Eigenschaften werden im Folgenden ohne Anspruch auf Vollständigkeit aufgelistet: Einsetzbar über das gesamte TMO-Frequenzspektrum der BOS TMO-Repeater mit Funkschnittstellenanbindung: Die Verstärkung soll im Bereich db in 2 db-schritten einstellbar sein TMO-Repeater mit leitungsgebundener Anbindung: Die Ausgangsleistung soll in Abhängigkeit von der Anzahl der HF-Träger in 2 db Schritten einstellbar sein Asymmetrische Einstellung der Verstärkung in UL und DL (Funkschnittstellenanbindung) bzw. Ausgangs- und Einkoppelleistung (leitungsgebundene Anbindung) für ausgeglichene Linkbilanz VSWR-Alarme (Stehwellenverhältnis) entsprechend der Grenzwerte und nachträglich einstellbar Einstellung der Verstärkung bzw. Ausgangs- und Einkoppelleistung sowie Frequenzkonfigurationen und Überwachung der VSWR-Alarme vor Ort und zentral über das Netzmanagement Version Seite 33 von 59

34 6.8 Anforderungen an sonstige Komponenten Die Stromversorgung der funktechnischen Einrichtungen ist unterbrechungsfrei auszulegen. Die Pufferung ist über eine Batterieanlage mit Ladegerät sicherzustellen. Die Überbrückungszeit ist in landesspezifischen Anforderungen geregelt. Die Anforderungen an die Betriebsbedingungen der Komponenten, z. B. Temperatur, sind ggf. durch den Einsatz von Klimageräten sicherzustellen. Version Seite 34 von 59

35 7 Strategie zur Objektversorgung Die Auflage, eine Objektversorgung zu installieren, wird durch gesetzliche Vorschriften geregelt. Die Planung und Realisierung der Objektversorgung wird durch den Bauherrn bzw. Objektbetreiber durchgeführt. Die Koordinierung der Anbindung an das BOS-Digitalfunknetz obliegt den Ländern in Abstimmung mit Bund und BDBOS. Zum Zeitpunkt der Planung und Realisierung bzw. der Feststellung der Notwendigkeit einer Objektversorgung sind folgende Herangehensweisen möglich: Objektfunkversorgung als Bestandteil der Freifeld-Netzplanung Die Freifeldversorgung wird so geplant, dass zu versorgende Objekte durch die Freifeldbasisstationen versorgt werden. Objektfunkversorgung nach der Optimierung des Netzabschnittes Nach der Optimierung des Netzabschnittes wird die Funkversorgung der zu versorgenden Objekte überprüft. Objektfunkversorgung als eigenständiges Projekt im Netzabschnitt Die zu versorgenden Objekte sind baulich so beschaffen, dass eine Freifelddurchdringung nicht die erforderliche Feldstärke aufweist. Die Versorgung von Tunneln, die dem öffentlichen Verkehr bzw. der Nutzung durch die Öffentlichkeit dienen, ist eine notwendige Voraussetzung für ein funktionierendes BOS- Digitalfunknetz und ist frühzeitig in die Planung einzubeziehen. Bei der Planung der Objektversorgung sollten die zuvor beschriebenen Anforderungen und Randbedingungen berücksichtigt werden, um den Bedarf festzulegen: Für welche Bedarfsträger soll die Anlage konzipiert werden? Welche rechtliche Grundlage besteht, um diese Anlage zu fordern? Welches ist die effizienteste Variante zur Sicherstellung der Kommunikation der Einsatzkräfte (Grundsatz der Verhältnismäßigkeit)? Welche Leistungsmerkmale des BOS-Digitalfunknetzes sind gefordert? Ist eine Netzanbindung notwendig? Soll die Anlage permanent in Betrieb sein oder nur im Bedarfsfall eingeschaltet werden? Welche technischen Lösungsansätze sollen umgesetzt werden? Sind Redundanzvorgaben zu beachten? Wie groß ist die Ausdehnung des Objektes und welche Kapazität muss bereitgestellt werden? 7.1 Klassifizierung der einzelnen Objekte Die Komplexität und die unterschiedlichen baulichen Gegebenheiten der Objekte macht eine Unterteilung in Objektklassen notwendig. Für die Zuordnung der technischen Realisierungsmöglichkeiten aus Kapitel 6 zu einzelnen Objektklassen wurde eine Matrix aufgestellt, die bei der Wahl einer technischen Lösung unterstützen soll. Finanzielle Aspekte wurden hierbei nicht berücksichtigt. Die Auswahl der konkreten Lösungsalternative kann nur individuell für jedes Objekt erfolgen. Die folgende Zusammenfassung kann Anhaltspunkte geben, ersetzt aber nicht die fallbezogene Planung durch Fachkräfte. Version Seite 35 von 59

36 Eigene Basisstation Anbindung über die Luftschnittstelle mittels gerichteter Außenantenne und kanalselektivem Repeater Anbindung über die Luftschnittstelle mittels gerichteter Außenantenne und bandselektivem Repeater Leitungsgebundene Anbindung mittels Glasfaser und bandselektivem Repeater Passive Einkopplung mit gerichteter Außenantenne DMO-Repeater Leitfaden zur Planung und Realisierung von Objektversorgungen im Digitalfunk BOS Objektklassen Flughafen Bahnhof (Hauptbahnhof) Bahnhof (regional) Straßentunnel (> 400 m) Straßentunnel (< 400 m) Bahntunnel (> 500 m) Bahntunnel (< 500 m) Tunnelnetzwerke (ÖPNV) Industrieanlagen Sport- und Versammlungsstätten Verkaufsstätten Hochhäuser Büro- / Geschäftshäuser Parkhäuser / Tiefgaragen Tabelle 8: Zuordnung der Objektklassen zu technischen Realisierungsmöglichkeiten Erläuterung: +++ empfehlenswert ++ technisch sinnvoll + technisch möglich - technisch ungeeignet 7.2 Strategische Vorgehensweise Die folgenden Abschnitte sind als Empfehlung für die Realisierung einer Objektversorgung zu verstehen. Wegen der Komplexität der Thematik können nur grobe Anhaltspunkte gegeben werden und nicht in jedem Ansatz auf alle Aspekte wie z. B. Redundanz eingegangen werden Versorgung eines Objektes ohne aktuell verfügbare Netzabdeckung Ist durch die Bedarfsträger festgelegt worden, dass ein Objekt eine Gebäudefunkanlage erhalten soll bzw. auf Digitalfunk umgestellt werden soll, ist zu prüfen, ob bereits eine Freifunkversorgung um das Objekt herum gewährleistet ist. Ist dies nicht der Fall, muss dies bei der Planung der Objektversorgung berücksichtigt werden. Die Infrastruktur und das erforderliche Verteilnetzwerk sind Version Seite 36 von 59

37 in jedem Fall entsprechend den Anforderungen des Planungshandbuchs zu realisieren, das als eingestuftes Dokument dem berechtigten Personenkreis zur Verfügung steht. Ist zunächst keine Außenversorgung gewährleistet, kann man sich bis zur Fertigstellung des umliegenden Netzabschnittes durch den Betrieb einer eigenen Basisstation ohne Netzanbindung behelfen oder es gelingt, eine Anbindung an das BOS-Digitalfunknetz zu realisieren. Generell besteht beim Betrieb ohne Netzanbindung keine Leitstellenanbindung. Zudem muss beachtet werden, dass die Endgeräte-Verwaltung sehr aufwändig ist, da alle potentiellen Endgeräte der BS bekannt gemacht werden müssen. Jede Frequenznutzung, auch im Rahmen einer Basisstation ohne Netzanbindung und ohne umgebendes Freifeld, ist genehmigungspflichtig und über die Autorisierte Stelle mit der BDBOS abzustimmen. Soll die temporäre Basisstation später durch eine andere Form der Anbindung ersetzt werden, beispielsweise mittels kanalselektivem Repeater, so ist dies frühzeitig in der Planung zu berücksichtigen. Wenn die entsprechende Infrastruktur für die Anbindeantenne, den Repeater und entsprechende Kabelwege und Einspeisepunkte in das Verteilnetzwerk bereits vorgesehen ist, kann relativ einfach und schnell auf die andere Technik gewechselt werden. Wenn andere technische Lösungen wie beispielsweise das Inter-System Interface (ISI) vorliegen, werden diese bewertet und in den Leitfaden aufgenommen. Ebenso wird die Möglichkeit der Anbindung einer eigenen Basisstation im Objekt über ISDN untersucht Versorgung von Objekten ohne eigenständige Objektversorgung Bei kleinen Objekten, die nur im Einsatzfall versorgt sein müssen, ist die Errichtung einer Objektversorgung möglicherweise wirtschaftlich nicht sinnvoll oder und baurechtlich nicht begründbar. Um in solchen Fällen die Versorgung im Gebäudeinneren ohne zusätzliche Installationen zu verbessern, kann die Nutzung eines DMO-TMO-Gateways im Einsatzfahrzeug sinnvoll sein. Dies stellt keine Objektversorgung im eigentlichen Sinne dar Basisversorgung Die Basisversorgung soll bei geringem finanziellem und technischem Aufwand kleine Versorgungslücken schließen oder in Bestandsobjekten eine rudimentäre Versorgung mit Digitalfunk ermöglichen. Diese Kriterien erfüllt die passive Einkopplung des BOS-Digitalfunknetzes (TMO). Aufgrund der fehlenden aktiven Komponenten ist die Signalverteilung im Gebäude jedoch stark begrenzt. Sofern auf die TMO-Leistungsmerkmale verzichtet werden kann, stellt eine DMO-Versorgung über festinstallierte DMO-Repeater und Schlitzkabel eine einfache und kostengünstige Variante der Objektversorgung dar. Die erzielbare Versorgung ist jedoch durch die Leitungslängen begrenzt Objektversorgung bei vorhandener Basisstation zur Freifeldversorgung In Einzelfällen wird ein zu versorgendes Objekt bereits als Standort für eine Basisstation des BOS-Digitalfunknetzes vorgesehen sein. Ebenso könnten bei der Planung eines Netzabschnittes gezielt Anker- oder Vorzugsstandorte unter Berücksichtigung von Objektversorgungen definiert werden. Bei solch räumlicher Nähe ist die direkte Auskopplung eines geringen Leistungsanteils an der Basisstation zur Speisung der Gebäudefunkanlage möglich. Diese Auskopplung ist als zusätzlicher Leistungsverlust des betreffenden Standortes bei der Funkfeinplanung des Netzabschnittes zu berücksichtigen, um Versorgungslücken zu vermeiden. Eine redundante Signalverteilung im Gebäude ist ohne weiteres möglich, allerdings ist die Anbindung selbst nicht redundant. Version Seite 37 von 59

38 7.2.5 Objektversorgung über Repeater Bei größeren Objekten, die zudem einer permanenten Versorgung bedürfen, bietet sich zunächst die Anbindung mittels Repeater über Lichtwellenleiter oder die Luftschnittstelle an. Oftmals ist diese Variante kostengünstiger zu realisieren als eine eigene Basisstation im Objekt. Die Anbindung über die Luftschnittstelle bedarf einer genauen Planung, um Störungen im Freifeld zu vermeiden. Die leitungsgebundene Anbindung von optischen Repeatern bietet weniger Stör- Potential für das umgebende Freifeld, allerdings sind hohe Anforderungen an die Leitung zu berücksichtigen [4]. Die regional verfügbaren Glasfasernetze der Bedarfsträger sollten zur Anbindung von Objektversorgungen in Betracht gezogen werden. Die Anbindung einer Vielzahl von Objekten über die Luftschnittstelle führt zu einer Verringerung der Sensitivität der Anbinde-Basisstation und kann damit die Qualität der Freifeldversorgung gefährden. In Einzelfällen müssten zusätzliche Basisstationen zur Aufrechterhaltung der Versorgungsziele im Freifeld errichtet werden. Dies kann im ländlichen Gebiet eintreten, wo die Funkzellen relativ groß sind und die Zellränder geringe Pegel aufweisen. In Innenstadtbereichen dagegen sind die Zellen kleiner. Allerdings sind hier zum einen viele Objektversorgungen wahrscheinlich und zum anderen werden höhere Anforderungen an die Netzqualität und den Feldstärkepegel gestellt (GAN+X). Daher ist eine frühzeitige Einbeziehung der entsprechenden Landesstellen und Abstimmung mit der BDBOS notwendig. Wird die Freifeldversorgung in erheblichem Maße beeinträchtigt, kann die Anbindung über die Luftschnittstelle verwehrt werden Objektversorgung über eigene Basisstation Die Installation einer dedizierten Basisstation nur für die Objektversorgung bietet sich immer dann an, wenn hohe Anforderungen an die Verfügbarkeit gestellt werden oder die zuvor beschriebenen Lösungen nicht realisiert werden können. Bei ausgedehnten Gebäudekomplexen mit weit verzweigtem Verteilsystem und hohen Kapazitätsanforderungen (Flughafen, U-Bahnen usw.) ist eine solche Lösung sinnvoll. Aus technischer Sicht ist diese Art der Objektversorgung vorteilhaft, weil die Rückwirkung auf Basisstationen der Freifeldversorgung gering ist. Basisstationen verursachen allerdings eine zusätzliche Belastung der Kernnetzkapazitäten. Hierbei sind langfristig die Kapazitätsreserven der Vermittlungsstellen zu planen, um die Anbindung von Objektversorgungen gewährleisten zu können Taktische Bewertung der technischen Varianten Zur Unterstützung der taktischen Bewertung sind in der folgenden Matrix die technischen Varianten den taktischen Anforderungen gegenübergestellt. Die aufgenommenen Parameter sind nicht vollständig und daher nicht abschließend. Taktische Anforderung Erreichbarkeit der Leitstellen Erreichbarkeit der örtlichen Einsatzleiter Absetzen und Aufnahme eines Notrufes Signalisierung der Funktionalität der Objektfunkanlage vor Ort für den Einsatzleiter Eigene BS Technische Varianten Kanalselektiver Repeater Bandselektiver Repeater Passive Einkopplung DMO- Repeater ja ja ja ja nein ja ja ja ja ja ja ja ja ja nein (HRT des Einsatzleiters ist in der Freifeldversorgung eingebucht) nein (HRT des Einsatzleiters ist in der Freifeldversorgung eingebucht) nein (HRT des Einsatzleiters ist in der Freifeldversorgung eingebucht) nein (HRT des Einsatzleiters ist in der Freifeldversorgung eingebucht) nein (ja, im örtlich versorgten Bereich) nein (unscheinbare Signalisierung ob DMO- Repeater aktiv sind) Version Seite 38 von 59

39 SDS- Funktionalität ja ja ja ja ja Hohe/ gesicherte Sprachqualitäon ja (Kommunikati- der HRTs ja ja ja ja aber nicht zwingend über den Repeater) Telefonie ja ja ja ja nein Version Seite 39 von 59

40 8 Schnittstellen, Verantwortlichkeiten und notwendige Maßnahmen 8.1 Prozess zur Realisierung einer Objektversorgung Der in diesem Abschnitt beschriebene Prozess zur Realisierung einer Objektversorgung gilt nur für sogenannte Dritttechnik (außer Basisstation), d. h. Systemtechnik, die nicht von den berechtigten Gebietskörperschaften über die BDBOS bezogen wurden oder bezogen werden können. Um für den Objekteigentümer die Nutzung der Objektversorgungsanlage zu gewährleisten und die Rückwirkungsfreiheit der Anlage auf das gesamte Digitalfunknetz sicherzustellen, sollte der folgende Prozess zur Realisierung einer Objektversorgung durchlaufen werden. Nur bei Einhaltung aller Prozessschritte kann die Funktionsfähigkeit und Rückwirkungsfreiheit der Anlage sichergestellt werden Landesinterne Prozesse und Anzeigeformular Im Zuge des Baugenehmigungsverfahrens wird die Notwendigkeit einer Funkversorgung für ein Objekt festgestellt, siehe Kapitel 3.1, woraufhin durch den Objekteigentümer ein Errichtungsunternehmen mit der Errichtung der Objektfunkanlage beauftragt wird. Dem Errichtungsunternehmen wird das Formular zur Anzeige der Inbetriebnahme [8] der Anlage zur Verfügung gestellt, woraufhin das Errichtungsunternehmen die Basisdaten des Objektes einträgt. Zweck dieses Formulars ist die Gewährleistung eines störungsfreien Betriebs der Objektfunkanlage sowie der Ausschluss von Rückwirkungen auf das BOS-Digitalfunknetz. Dazu benötigt die BDBOS einen vollständigen Überblick über die errichteten Objektfunkanlagen. Neben der Beschreibung der vorgeschlagenen Realisierungsvariante ist zu untersuchen, ob die Objektfunkversorgung in der geplanten Form erforderlich und nicht bereits durch die Freifeldversorgung abgedeckt ist Prüfung der Rückwirkungsfreiheit durch Landesstelle Die Angaben des Errichters werden durch die BOS (z. B. Vorbeugender Brandschutz) bestätigt und der zuständigen Landesstelle (z. B. Autorisierte Stelle) übermittelt. Das Anzeigeformular sollte vor Baubeginn der Objektfunkversorgung bei der Landesstelle vorliegen, um von Beginn an die Errichtung einer funktionsfähigen Objektfunkanlage sicherzustellen. Die Landesstelle besitzt den Überblick über das BOS-Digitalfunknetz und prüft das vorgeschlagene technische Anbindungskonzept der Errichterfirma auf Realisierbarkeit und Verträglichkeit. Zur Begrenzung möglicher Rückwirkungen auf das Freifeld kann die Landesstelle für den Fall, dass von der Objektfunkanlage Störungen ausgehen und diese nicht betrieben werden kann, Alternativen zum technischen Anbindungskonzept vorschlagen. Weiterhin ist die Landesstelle zuständig für die Übernahme der Objektdaten in die entsprechenden Datenbanken. Mit der Rücksendung des Anzeigeformulars erhält der Errichter alle für die Realisierung der Objektversorgung erforderlichen Angaben: Anbindungsart, Ausrichtung der Anbindeantenne bzw. Standort der Anbinde-Basisstation bei Versorgung über LWL und Frequenzen bei Einsatz einer kanalselektiven Anbindung Inbetriebnahme und Abnahme Bis zur Fertigstellung der Objektversorgung liefert der Errichter weitere Angaben und Messergebnisse an die Landesstelle, die die Realisierung der Objektversorgung überprüft. Danach kündigt die Landesstelle die Inbetriebnahme bei der BDBOS an und bestätigt damit, dass eine rückwirkungsfreie Integration der Objektversorgung ins BOS-Digitalfunknetz nach derzeitigem Kenntnisstand möglich ist. Die BDBOS hat die Gelegenheit, Bedenken zu äußern. Version Seite 40 von 59

41 Nach der Inbetriebnahme findet die Abnahme der Anlage statt sowohl funktional durch die Feuerwehr als auch in Bezug auf die messtechnische Erfassung der Rückwirkung auf das Freifeld durch den Errichter. Die erfolgreiche Inbetriebnahme wird der BDBOS durch die Landesstelle mitgeteilt. Der Vorgang wird mit der Bestätigung der Inbetriebnahme durch die BDBOS und der Anzeige der Inbetriebnahme bei der BNetzA abgeschlossen. Ein Wirkbetrieb der Objektversorgung setzt voraus, dass auch das umliegende Freifeld bereits in den Wirkbetrieb übergegangen ist. 8.2 Bereitstellung von DMO-Repeatern Die DMO-Repeater-Funktionalität wurde nur als ein Zusatzleistungsmerkmal von speziellen Mobilsprechfunkgeräten verlangt. Analog wurde die TMO-DMO-Gateway-Funktionalität als Zusatzleistungsmerkmal eines speziellen Mobilsprechfunkgerätes gefordert. DMO-Repeater stellen somit im eigentlichen Sinne keine eigenständigen Endgeräte dar. Ihre Funktionalität kann aber in einem Endgerät integriert sein. In Bezug auf die Beschaffung von Endgeräten ergeben sich folgende Beschränkungen: Geräte, die die sog. TEA2-Verschlüsselung unterstützen, unterliegen den dafür festgelegten Lizenzbedingungen der TETRA-Association. Darin wird bestimmt, dass Geräte mit TEA2- Verschlüsselung nur an BOS herausgegeben werden dürfen und im Übrigen strikt geheimzuhalten sind. Daran gebunden sind sowohl die BDBOS als auch die Hersteller, denen von der TETRA-Association die TEA2-Lizenz zur Herstellung dieser Geräte erteilt wurde. 8.3 Beantragung Netzparameter Funknetz Die folgenden Aussagen gelten in Ergänzung zu dem in Abschnitt 8.1 beschriebenen Prozess zur Realisierung einer Objektversorgung Kapazität Bei der Nutzung von Repeatern ist darauf zu achten, dass der kombinierte Kapazitätsbedarf von Objektversorgung und Freifeldversorgung bereitgestellt und geplant werden muss. In der Regel wird eine Kapazitätsaufrüstung der jeweiligen Anbinde-Basisstation(en) erst nach Inbetriebnahme der Objektversorgung vorgenommen, wenn im Netzbetrieb eine Überschreitung der Aufrüstschwellen festgestellt wird. Sollte schon vor Inbetriebnahme ein erhöhter Kapazitätsbedarf der Objektversorgung durch die Bedarfsträger festgestellt werden, muss dies durch das Land (autorisierte Stelle) der BDBOS frühzeitig bekannt gemacht werden. Die BDBOS wird dann prüfen, ob die Kapazitätsreserven im Funknetz ausreichen oder ob eine Aufrüstung im Freifeld erforderlich ist Frequenzen Die Koordination der BOS-Frequenzen liegt bei der BDBOS, so dass eine Zuweisung von Frequenzen nur durch die BDBOS erfolgen kann. Dies gilt für alle aktiven Netzelemente, d. h. auch für TMO-Repeater. Auch bei der Verwendung von bandselektiven Repeatern zur Anbindung an das BOS- Digitalfunknetz sind diese mit Hilfe des unter Abschnitt 8.1 beschriebenen Formulars der BDBOS anzuzeigen, damit die BDBOS gegenüber der BNetzA ihre Verantwortung bei der Nutzung der TETRA-Frequenzen wahrnehmen kann. In der Regel müssen alle aktiven Netzelemente in ein Netzmanagement integriert sein, damit diese Netzelemente über das Network Management Center (oder eine andere Instanz) aus der Ferne überwachbar und konfigurierbar sind. Bei Änderungen des Frequenzplans wäre der Betrieb eines kanalselektiven Repeaters ansonsten nicht möglich oder bedarf der Konfiguration vor Ort. Die Frequenzzuweisung für DMO-Repeater obliegt der Koordinierung der BOS-Kräfte, denen die jeweiligen Frequenzen zugeteilt wurden. Die Zuweisung ist der BDBOS für jede Objektversorgung anzuzeigen und bei Änderungen besteht Mitteilungspflicht. Nur so ist gewährleistet, dass Version Seite 41 von 59

42 der BDBOS jederzeit ein umfassendes und vollständiges Bild von der Nutzung des Frequenzspektrums vorliegt Standortbescheinigung / Inbetriebnahmeanzeige Eine Standortbescheinigung kann auch bei Objektversorgungen je nach technischer Realisierung erforderlich sein. Dies gilt sowohl im Falle einer eigenen BS als auch bei Repeater-Lösungen. Üblicherweise erfolgt die Funkversorgung eines Objektes durch mehrere Antennen oder Schlitzkabel, deren Leistung addiert werden muss, wenn sich die Sicherheitsabstände der Antennen überlappen. Die Strahlungsleistung EIRP der Sendestelle berechnet sich bei Verwendung von Schlitzkabeln nach Vorgaben der BNetzA aus der Ausgangsleistung z. B. des Repeaters plus 25 dbi fiktiver quasi aktiver Antennengewinn. Dies berücksichtigt den tatsächlichen Gewinn am ersten Leck sowie einen Sicherheitsaufschlag. Wird die Summenleistung von 10 Watt EIRP überschritten, ist ein Antrag auf Standortbescheinigung nach dem bekannten Prozess über die zuständige Autorisierte Stelle an die BDBOS zu übermitteln. Eine Frequenzbeantragung ist davon unberührt und momentan generell notwendig. Dies garantiert zudem die Gewährleistung eines störungsfreien Betriebs der Funkstellen. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass bei der BNetzA im Vorfeld einer Beantragung eine standortspezifische Anfrage durchgeführt werden kann. Bleibt die Summenleistung unter dem Grenzwert 10 Watt EIRP ist keine Mitteilung an die BNetzA erforderlich (Sonderstellung BOS Funk). Für die Beantragung einer Standortbescheinigung und die Anzeige der Inbetriebnahme einer Objektversorgung gelten die gleichen Randbedingungen wie für Freifeldbasisstationen. Diese sind im Planungshandbuch beschrieben, das als eingestuftes Dokument dem berechtigten Personenkreis zur Verfügung steht. 8.4 Rückwirkungen auf das Kernnetz Wird eine Gebäudefunkanlage an das BOS-Digitalfunknetz angebunden, ergeben sich daraus weitere Anforderungen an das Gesamtnetz. Mit jeder zusätzlichen Basisstation ist ein erweiterter Kapazitätsbedarf im Kernnetz verbunden. Auch bei Verwendung von Repeatern können Rückwirkungen auf das Festnetz nicht ausgeschlossen werden. Repeaterlösungen haben zwar keine direkten Auswirkungen auf das Kernnetz, allerdings verursacht jede Repeaterlösung eine Desensibilisierung der Anbindebasisstation. Da die Objektversorgung insbesondere in Ballungsräumen von Bedeutung ist (dort finden sich zahlreiche Gebäude bzw. Bauwerke mit großem Publikumsverkehr), besteht vor allem dort ein hoher Anbindebedarf. Bei Realisierung der Anbindung an die vorhandenen Freifeldbasisstationen muss daher darauf geachtet werden, dass die geforderte Freifeldversorgung nicht gefährdet wird. Zu diesem Zweck kann es erforderlich sein, zusätzliche Basisstationen einzuplanen. Auch dies hat Auswirkungen auf die Kapazitäten des Kernnetzes. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang, dass sich die Anforderungen an das Kernnetz im Laufe des Rolloutprozesses bereits erweitert haben. Das Kernnetz ist entsprechend GAN+X inkl. 30% Reserve ausgelegt. Durch die Funkfeinplanung hat sich aber ein Bedarf an zusätzlichen Basisstationen je Netzabschnitt und damit verbunden eine weitere Belastung des Kernnetzes ergeben. Es ist damit zu rechnen, dass das Kernnetz durch die Anbindung von Basisstationen zur Objektversorgung zusätzlich belastet werden wird. Um für die gestiegenen Anforderungen entsprechende Kapazitäten bereitstellen zu können, sollen die bekannten Kapazitäten der Vermittlungsstellen (DXT), 64 ET-Ports je DXT verfügbar Max. 128 Basisstationen anbindbar Kapazität zur Verwaltung von 256 TRX durch die folgenden, bereits von der BDBOS initiierten, aber noch in der Umsetzung befindlichen Möglichkeiten erweitert werden: Version Seite 42 von 59

43 Erhöhung der TRX-Kapazität durch Software-Patch (25% mehr TRX-Kapazität) Bereitstellung zusätzlicher Hardware und Software an vorhandenen DXT-Standorten (zusätzliche Vermittlungstechnik) Version Seite 43 von 59

44 9 Planungsrichtlinien 9.1 Erweiterung bestehender Anlagen Bei der Migration von bestehenden Gebäudefunkanlagen in das BOS-Digitalfunknetz ist es möglich, die bereits vorhandene Infrastruktur mit Anpassungen weiter zu nutzen oder mit zu nutzen. Ein pragmatischer Ansatz zur Prüfung könnte folgendermaßen aussehen: Prüfung der vorhandenen Infrastruktur auf Verwendbarkeit im Frequenzbereich des BOS- Digitalfunknetzes Bei Eignung der Infrastruktur: Anschließen der aktiven Komponenten (TMO- oder DMO- Repeater, Basisstation) über das vorhandene Koppelnetzwerk Messung und Dokumentation der nun verfügbaren Funkfeldversorgung im Gebäude Bewertung der Anlage Für eine abschließende Bewertung müssen durch den Erbringer der Planungsleistung alle verwendeten Komponenten auf Nutzbarkeit im Frequenzbereich des BOS-Digitalfunknetzes geprüft werden. Liegen nicht mehr für alle Komponenten die entsprechenden Unterlagen vor, so sind die Komponenten gemäß Kapitel 10 messtechnisch zu überprüfen und zu dokumentieren. Vielfach müssen Gebäudefunkanlagen während der Migrationszeit parallel im analogen und im digitalen Funk betrieben werden. Dementsprechend muss auch die Infrastruktur diese Anforderungen erfüllen. Das Koppelnetzwerk ist in solchen Fällen so zu dimensionieren, dass sowohl Analog- als auch Digitalfunk eingekoppelt werden kann. Nach der Migrationsphase sollte der Rückbau der analogen Technik ohne großen Aufwand und Ausfallzeit möglich sein. 9.2 Antennenisolation (Entkopplung) Um eine störungsfreie Funktion der TMO-Repeater-Systeme zu gewährleisten, ist eine Entkopplung der Anbinde- und Versorgungsantennen von großer Wichtigkeit. Die Antennenisolation richtet sich nach den Vorgaben des Repeater-Herstellers und muss nach derzeitigem Kenntnisstand rund 15 db größer sein als die eingestellte Verstärkung am Repeater. Bei diesem Wert und einer Repeater-Verstärkung von 80 db muss somit die Isolation zwischen beiden Antennen mindestens 95 db betragen. Dabei ist der gesamte Pfad von Verstärkerausgang zu Verstärkereingang zu betrachten. Rückwirkung Anbindeantenne Sendeantenne (im Objekt) Abbildung 15: Schematische Darstellung der Rückwirkung von Sende- auf Anbindeantenne Die Einhaltung der Antennenisolation kann in der Planungsphase nur aufgrund von Erfahrungswerten abgeschätzt werden. Aufgrund der Vielzahl von Antennen und Schlitzkabeln, die in ausgedehnten Gebäudekomplexen zur Anwendung kommen, ist eine Rückkopplung auf die Anbindeantenne nur in seltenen Fällen ausgeschlossen. Version Seite 44 von 59

45 Eine ausreichende Antennenisolation kann durch verschiedene Maßnahmen erzielt werden: Hochgewinn-Antennen (Richtantennen) mit gutem Vor-/Rückverhältnis als Einkoppelantennen Sorgfältige Positionswahl der Antennen zur Vermeidung von Reflexionen Verwendung der geringst möglichen Verstärkung des Repeaters Die Antennenisolation muss nach der Installation wie in Abschnitt 10.3 beschrieben messtechnisch überprüft und im Abnahmeprotokoll bestätigt werden. 9.3 Signallaufzeit Der TETRA-Standard schreibt eine maximale Laufzeit von 392 µs für die Signalübertragung zwischen Basisstation und Endgerät vor. Beim Empfang zweier Signale derselben Basisstation, z. B. einmal direkt von der BTS und zusätzlich über die Gebäudeversorgung, kann es zu Laufzeitdifferenzen kommen. Gleiches gilt für redundant verteilte Signale innerhalb des Objektes. Laut TETRA-Standard ist eine relative Signalverzögerung von 7 μs zulässig, höhere Werte können bei gleichem Signalpegel zu Störungen führen. Praxiserfahrungen zeigen, dass in einigen Fällen der doppelte Wert, also 14 μs, noch akzeptiert werden kann. Die Problematik der Laufzeitdifferenz kann dadurch umgangen werden, dass die Objektversorgung nicht an der umliegenden Zelle der Freifeldversorgung angebunden wird, sondern an einer benachbarten, siehe Abschnitt 9.6. Bei der Planung sind die durch TMO-Repeater verursachten zusätzlichen Verzögerungen der Signale zu beachten. Um den Praxiswert von maximal 14 µs Laufzeitverzögerung gewährleisten zu können, ist bei optischer Anbindung ein Laufzeitausgleich durch das Einbringen von zusätzlichen Leitungslängen üblich. Es ist zu beachten, dass die Glasfaserlängen zwischen Mastereinheit und den Repeatern möglichst gleich lang zu planen sind, ggfs. durch den Einsatz von Glasfaserspulen. Als Richtwert kann eine maximale Differenz von 2800 m angenommen werden, was einer Laufzeit von 14 µs entspricht. Die Signallaufzeit kann nach der Installation wie in Abschnitt 10.4 beschrieben messtechnisch überprüft werden. 9.4 Rauschbeitrag des Repeaters Jede Komponente des Verteilsystems einer Objektversorgung bringt ein gewisses Eigenrauschen in die Übertragungsstrecke. Dies gilt besonders für Repeater, die aufgrund der teilweise hohen Verstärkung die Gesamtrauschzahl des Systems erheblich beeinflussen können. Der Rauschbeitrag des Repeaters führt zu einer Desensibilisierung der Basisstation, so dass Endgeräte im Grenzbereich der Funkversorgung des Freifeldes diese nicht mehr erreichen können, auch wenn ein ausreichender Signalpegel der Basisstation vorliegt. Bei der Planung einer Objektversorgung mit vielen aktiven Elementen im Verteilsystem muss daher die Gesamtrauschzahl und Gesamtverstärkung beachtet und mit der zuständigen Funknetzplanung der Freifeldversorgung in Einklang gebracht werden. Dies gilt insbesondere, wenn die Anbindung mehrerer Objektversorgungen mittels Repeater an die gleiche BS zu erwarten ist. Anhand des folgenden vereinfachten Beispiels soll der Rauschbeitrag eines Repeaters an Basisstationen berechnet werden. Es wird angenommen, dass am Verstärkereingang des Repeaters für den Uplink thermisches Rauschen mit einer Rauschleistung von -131 dbm innerhalb eines TETRA-Kanals vorherrscht. Bei einer angenommenen Verstärkung des Repeaters von 70 db und einer Rauschzahl von 6 db sind am Ausgang für den Uplink -55 dbm Rauschleistung präsent. Diese werden über die Anbindeantenne und die Luftschnittstelle in das Freifeldnetz emittiert und insbesondere an der Anbinde-Basisstation (aber innerhalb der verstärkten Frequenzbereiche auch an weiteren Funkzellen) als Rauschbeitrag wirksam. Bei einem angenommenen Pfadverlust (inklusive der Kabeldämpfungen und richtungsabhängiger Antennengewinne) von 84 db führt dies zu einem Rauschbeitrag des Repeaters an der Anbinde-Basisstation von -139 dbm. Wird für Version Seite 45 von 59

46 die Basisstation das gleiche thermische Rauschen und eine Rauschzahl von 6 db angenommen, führt dieser Rauschbeitrag zu einer Desensibilisierung um 0,17 db. Werden unter den gleichen Bedingungen 10 Repeater an diese Basisstation angebunden, würde die Desensibilisierung auf 1,46 db steigen. Sofern die Verstärkung des Repeaters korrekt eingestellt ist (Beachtung der maximalen Ausgangsleistung und Kopplung mit Uplink-Verstärkung), kann die Desensibilisierung in Grenzen gehalten werden. Eine weitere Reduktion des Verstärkungsfaktors bedeutet andererseits, dass der Repeater z. B. eine geringere Schlitzkabellänge versorgen kann und somit die ausreichende Ausleuchtung des Objektes nicht gewährleistet werden kann. EADS als Systemlieferant gibt zu diesem Thema weitere Informationen [2]. 9.5 Redundante Signaleinspeisung Schlitzkabel sind gut geeignet für eine redundante Signaleinspeisung. Hierbei ist zu unterscheiden, ob identische Signale von beiden Seiten in einen vollredundanten Ring eingespeist werden sollen oder ob zwei unterschiedliche Signale am gleichen Einspeisepunkt auf das Kabel gegeben werden. Wird von beiden Seiten eines Ringes das gleiche Nutzsignal eingespeist, weisen diese beiden Signale entlang des Kabels unterschiedliche Laufzeiten auf. Die Intersymbolinterferenz (ISI) kann insbesondere in weiträumigen Objekten (Tunnelanlagen oder Flughäfen) je nach Laufzeit- und Pegelunterschied der beiden aufeinandertreffenden Signale ansteigen und dazu führen, dass sich die Funkgeräte trotz guter Funkversorgung ausbuchen. Bei sorgfältiger Planung lässt sich dieser Effekt auf ein akzeptables Maß reduzieren. Vorteil bei dieser Methode ist die Gewährleistung der Funkversorgung auch bei einer Beschädigung/Trennung der Schleife. Hier sollte immer die Einzelfallprüfung entscheiden, ob eine solche Versorgung möglich/sinnvoll ist. EADS als Systemlieferant gibt zu diesem Themenkomplex detaillierte Informationen [3]. Im zweiten Fall muss das zweite einzuspeisende Signal um z. B. 6 db (abhängig von den Zellwechsel-Parametern) niedriger eingepegelt werden als das primäre Signal. Dadurch wird die Versorgung im Regelfall über das primäre Signal sichergestellt und nur bei Wegfall dieses Signals das redundante zweite Signal die Versorgung übernehmen. Mehrfach-Zellwechsel (sog. Ping- Pong-Handover) im Regelbetrieb werden vermieden. Möglicherweise ist durch die um 6 db geringere Sendeleistung bei Eintreten des Redundanzfalles eine vollständige Versorgung nicht mehr gewährleistet. Unter Umständen kann es auch sinnvoll sein, beide Signale in ähnlicher Stärke einzuspeisen, unter bewusster Inkaufnahme der Möglichkeit des Ping-Pong-Effekts, wenn die Anzahl der Nutzer und die Bewegungsgeschwindigkeit im Objekt gering ist, dafür aber eine im Unterbrechungsfall gesicherte und vollständige Redundanz erreicht wird. Dies ist eine Einzellfallentscheidung je Objekt unter Beachtung der Zellwechsel-Parameter der beteiligten Funkzellen. Eine Redundanz ist bei dieser Art der Einspeisung nur für die Signalquelle gegeben. Wenn jedoch an beliebiger Stelle im Objekt eine Unterbrechung des Leckkabels entsteht, z. B. im Brandfall, ist der dahinterliegende Abschnitt ohne jede Versorgung. Version Seite 46 von 59

47 Splitter BTS oder Repeater Combiner BTS oder Repeater BTS oder Repeater Abbildung 16: Möglichkeiten zur redundanten Signaleinspeisung Alternativ kann man die Schlitzkabelenden des Ringes mit Signalen aus zwei verschiedenen Basisstationen beschicken. Aus den oben beschriebenen ISI-Zonen bei zweiseitiger Einspeisung werden doppelt abgedeckte Funkbereiche, in denen sich die Funkgeräte auf die bessere Basisstation einbuchen können. Die Redundanzforderung wäre somit erfüllt. 9.6 Feldstärkevorgaben und Zellwechsel Die Anforderungen an die Versorgungsgüte werden durch den jeweiligen Bedarfsträger definiert. In der Regel sollte die Feldstärke im Gebäudeinneren analog zur Versorgungskategorie 2 einen Wert von 41 dbµv/m (entspricht -88 dbm Empfangsleistung gemessen an einer ideal isotropen Antenne ohne Kabelverluste) nicht unterschreiten. Dieser Pegel garantiert sowohl den Betrieb von Handfunkgeräten in Kopfhöhe und auch in Gürteltrageweise. Die Kategorien 3 und 4 gelten nur für die Freifeldversorgung, d. h. die Versorgung des Gebäudeinneren von außen. Somit sind die Kategorien 3 und 4 für eigenständige Objektversorgungen nicht relevant. Innerhalb des Objektes ist auf eine homogene Versorgung zu achten und der notwendige Signal- Rauschabstand (C/I für Gleichkanalstörungen) von mindestens 19 db einzuhalten. Weiterhin sollte der Signalpegel der Objektversorgung zur Vermeidung von Zellwechseln um 6 db über dem Pegel des von außen zu empfangenen BOS-Digitalfunknetzes liegen. Damit wird ein Wechsel in die Freifeldversorgung und übermäßige Interferenz mit dieser vermieden. Aufgrund der TETRA-Eigenschaften ist die sorgfältige Planung einer Objektversorgung mit eigenen Basisstationen oder Repeateranbindung an benachbarte Basisstationen sehr wichtig. Die Parametrisierung etwa der Zellwechselparameter (Fast/Slow Cell Reselection Thresholds) bietet nur wenig Möglichkeiten eines nachträglichen Feintunings. Die Zellwechsel-Prozedur in TETRA kann zwischen 0,5 und 4 s dauern, so dass etwa beim Verlassen des Gebäudes Gesprächsabbrüche auftreten können. Daher kann in bestimmten Fällen (z. B. Tunnelrampen) die Errichtung eines definierten Zellwechsel-Bereichs außerhalb des Objektes durch zusätzliche Antennen notwendig sein. Sofern die Anbindung mittels Repeater über die Luftschnittstelle geplant wird, kann diese an der Zelle erfolgen, in der sich das Objekt befindet oder an einer benachbarten Zelle. Dadurch wird die Beeinflussung durch Mehrwegeempfang minimiert und stattdessen eine klare Zellwechsel- Beziehung definiert. Sollte dies nicht umsetzbar sein, ist besondere Sorgfalt bei der Planung der Version Seite 47 von 59

48 Objektversorgung und speziell bei der Wahl der Positionen für Anbinde- und Versorgungsantennen angebracht. Generell muss am vorgesehenen Antennenstandort messtechnisch der verfügbare Empfangspegel der sichtbaren Basisstationen ermittelt werden, um anhand der Signalstärke der Kanäle die Anbindebasisstation zu definieren. Die Vorgehensweise ist in Abschnitt 10.2 beschrieben. Nachteil der Anbindung an einen benachbarten Standort ist, dass die Einsatzkräfte vor dem Objekt und die Kräfte in dem Objekt Kapazitäten bei beiden Basisstationen binden. f1 Repeater f2 f3 Abbildung 17: Anbindung des Repeaters an eine benachbarte Funkzelle 9.7 Anforderung an LWL-Kabel Die Anforderungen an LWL-Kabel werden im Dokument der EADS Anforderung LWL-Kabel [4] beschrieben. 9.8 Frequenznutzung und Kriterien für störungsfreien Betrieb Zur Vermeidung einer Beeinträchtigung der Freifeldversorgung werden die nachfolgenden Kriterien an die Objektversorgung gestellt. Diese sind vom Errichter der Objektversorgung sicherzustellen und können bei Bedarf durch die BDBOS überprüft werden. Die Frequenzhoheit liegt bei der BDBOS, so dass eine Zuweisung von Frequenzen nur durch die BDBOS erfolgen kann. Abhängig von der konkreten Realisierung (Frequenznutzung TMO, DMO usw.) kommen verschiedene Fallunterscheidungen in Betracht Nutzung der reservierten TMO-Frequenzen für Objektversorgung Für Objektversorgung sind die Kanäle 133 und 139 reserviert. Bei Nutzung dieser Kanäle ist eine Beeinträchtigung der Freifeldversorgung in der Regel ausgeschlossen, daher existieren keine Auflagen bzgl. des Funkfelds außerhalb des Objektes. Zu beachten ist allerdings, dass die Interferenz aus mehreren benachbarten Objekten durchaus zu Störungen führen kann und daher eine Koordinierung dieser Objektversorgungs-Frequenzen wichtig ist. Bei einem höheren Kapazitätsbedarf im Objekt müssen zusätzlich Frequenzen aus der Freifeldversorgung entnommen werden, siehe Abschnitt Version Seite 48 von 59

49 Generell ist jede Frequenznutzung genehmigungspflichtig und über die Autorisierte Stelle mit der BDBOS abzustimmen Nutzung der DMO-Frequenzen Eine Beeinträchtigung der Freifeldversorgung ist beim Einsatz von DMO-Frequenzen in der Regel ausgeschlossen. Daher existieren keine Auflagen bzgl. des Funkfeldes außerhalb des Objektes. Bundesweit sind 29 Frequenzkanäle und somit 58 Frequenzen für den DMO verfügbar. Die Verteilung und Zuordnung der DMO-Kanäle für die Objektversorgung aus einem Bedarfsträgerbereich liegt in der Verantwortung der Länder. Für benachbarte Objekte sollten unterschiedliche Frequenzen benutzt werden, wenn eine getrennte Versorgung bei gleichzeitigen Einsätzen sichergestellt werden muss Nutzung von TMO-Frequenzen in Abstimmung mit BDBOS-Frequenzplanung Es ist möglich, einzelnen Objekten bestimmte TMO-Frequenzen aus dem Spektrum der Freifeldversorgung zuzuordnen. Sofern diese in der Frequenzplanung der BDBOS berücksichtigt werden, kann eine Beeinflussung minimiert bzw. ausgeschlossen werden. Die in diesem Fall dem Objekt zugewiesenen Kanäle müssen über das NMC konfigurierbar sein und werden bei Frequenzplanwechseln (sofern notwendig) durch die BDBOS neu zugewiesen. Einschränkungen sind immer dann gegeben, wenn das TMO-Spektrum gerade den Bedarf der Freifeldversorgung deckt und keine Frequenzen für die Objektversorgung reservierbar sind. 9.9 Funktionen im Netzmanagement Die Einstellung der Verstärkung bzw. Ausgangs- und Einkoppelleistung je Übertragungsrichtung sowie die Überwachung von Alarmen sollen nicht nur vor Ort, sondern auch zentral über ein Netzmanagement möglich sein. Je nach Anforderung der Bedarfsträger kann dies auch eine ständig besetzte Stelle sein. Die Steuerung der frequenzabhängigen Komponenten, insbesondere der kanalselektiven Repeater und Basisstationen mit Frequenzen der Freifeldversorgung, muss unabhängig vom Hersteller in das NMC des BOS-Digitalfunknetzes eingebunden werden. Damit Komponenten von Drittherstellern genutzt und angebunden werden können, sind die netzseitigen Schnittstellen bzw. Übergabepunkte für die Anschaltung offen zu legen. Dazu wird derzeitig eine Beschreibung des Systemlieferanten erarbeitet [5] Standortdatenbank des BOS-Digitalfunknetzes In der Standortdatenbank des BOS-Digitalfunknetzes werden alle Objektversorgungen erfasst, um den Überblick über die errichteten Objekte zu erhalten und um der Verantwortung gegenüber der BNetzA und der Versorgungsqualität des BOS-Digitalfunknetzes gerecht zu werden. Im Regelfall werden alle Netzelemente einer Objektversorgung, d. h. auch die Netzelemente des Verteilsystems, über die Autorisierten Stellen bei der BDBOS angemeldet. In der Standort- Datenbank werden folgende Netzelementtypen für Objektversorgungen unterschieden: Basisstationen (Netzelementtyp 140) TMO-Repeater, kanalselektiv (Netzelementtyp 610) TMO-Repeater, bandselektiv (Netzelementtyp 620) Optische Master Unit OMU (Netzelementtyp 630) Optischer TMO-Repeater, bandselektiv (Netzelementtyp 631) DMO-Repeater (Netzelementtyp 640) TMO-Repeater-Management (Netzelementtyp 408) Version Seite 49 von 59

50 9.11 Zusätzlicher Einsatz von Außenantennen Messtechnische Erfahrungen haben gezeigt, dass aufgrund der guten Freifeldversorgung vielfach auf den Einsatz von Antennen im Außenbereich der Objekte verzichtet werden kann. Dies ist im Einzelfall zu prüfen. Zur Versorgung im Bereich von Tunnelmündern, insbesondere bei Geländeeinschnitten bzw. unterhalb des umgebenden Geländes, kann es sinnvoll sein, einzelne Bereiche mit weiter aus dem Tunnel herauszuführenden Schlitzkabeln zielgerichtet zu versorgen und auf separate gerichtete Antennen zu verzichten. Version Seite 50 von 59

51 10 Messungen Zweckgerichtete Messungen sind unabdingbar, um eine umfängliche Planung und optimale Realisierung einer Objektversorgung gewährleisten zu können. Dabei interessiert neben der eigentlichen durch die konkrete Versorgungsmaßnahme erzielten Versorgung im Objekt vor allem auch die messtechnische Bestimmung der optimalen Konfiguration, notwendigen Parameter sowie die Einhaltung technischer und rechtlicher Rahmenbedingungen. Die eigentlichen messtechnischen Maßnahmen lassen sich unterscheiden in 1. vorbereitende Messungen (ohne zusätzliche Versorgung): Ermittlung der Funkversorgung am Objekt und Bestimmung der Empfangssituation der Anbindeantenne; 2. validierende Messungen (mit zusätzlicher Versorgung): Messung der Entkopplung von Anbinde- und Sendeantenne, Messung der Signallaufzeiten, Ermittlung der Funkversorgung im Objekt sowie Ermittlung der Außenwirkung der realisierten Objektversorgung (Interferenz). Die einzelnen Messungen sind im Folgenden näher beschrieben Funkversorgung am Objekt (ohne zusätzliche Versorgung) Die Messung der Funkversorgung am bzw. um das zu versorgende Objekt ist unabhängig von der späteren Realisierung der Objektversorgung immer erforderlich. Für die Messung kommt der in Abbildung 18 skizzierte Messaufbau zum Einsatz. Hierbei wird das Empfangssignal der Empfangsantenne ggf. über ein Antennenkabel zu einem geeigneten Messempfänger geführt. Die präzise Ermittlung ist dabei nur mit Spektrumanalysatoren oder besser Netzscannern möglich. Letztere ermöglichen zusätzlich zur Leistungsmessung eine Analyse der Signalanteile hinsichtlich Nutz- und Störanteilen. Messgerät Empfangsantenne RX Abbildung 18: Messaufbau zur Messung der Funkversorgung Um die Vergleichbarkeit der Messerebnisse zu gewährleisten, muss die Empfangsantenne in ca. 1,5 m Höhe so montiert sein, dass sie weitgehend frei von Abschattungsobjekten im direkten Umfeld ist. Dies kann beispielsweise durch ein Rucksacksystem erreicht werden, bei dem die Antenne über Schulterhöhe nach oben raus geführt ist. Bei Trolley -Systemen ist ebenfalls auf die vertikale Montage der Empfangsantenne in der geforderten Höhe zu achten. Bei Straßentunneln kann auch ein im Fahrzeug installiertes Messsystem verwendet werden, welches die Empfangsbedingungen in Einsatzfahrzeugen repräsentiert. Bei einem Fahrzeug ist darauf zu achten, dass die Messgeschwindigkeit des Empfängers bei einer maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit die geforderte räumliche Auflösung liefern kann. Antennengewinn und mögliche Verluste durch Kabelstrecken und Adapterstücke sind bei den Messergebnissen zu berücksichtigen und die gemessenen Werte entsprechend zu korrigieren. Die Toleranz und Empfindlichkeit des Messempfängers ist wie der tatsächliche Messaufbau und die verwendeten Komponenten zu protokollieren. Version Seite 51 von 59

52 Ziel dieser Messung ist die Ermittlung der Versorgungssituation am bzw. um das Objekt. Messgrößen sind die Feldstärke bzw. Empfangsleistung und die Bestimmung der versorgende(n) Basisstation(en). Räumlich interessieren vor allem die potentiellen Übergangspunkte zum bestehenden Netz, d. h. an Gebäuden vor allem sämtliche Zugänge, Einfahrten und Notausgänge, an Tunneln die (üblicherweise zwei) Portale, etc. Die Erkenntnisse über die außerhalb des Objektes versorgenden Funkzellen ist zwingend erforderlich, um nach Installation der Versorgungsanlage die notwendigen Nachbarschaftsbeziehungen im Netz einspielen zu können. Zusätzlich sollte aber ein Gesamteindruck der Versorgungssituation rund um das Objekt ermittelt werden. Einsatzfälle können es erfordern, das entsprechende Objekt auch abseits geplanter Zugänge begehbar zu machen, so dass die komplette Umgebung hinsichtlich möglicher Nachbarschaftsbeziehungen relevant werden kann. Abbildung 19: Schematische Darstellung zur Messung der Funkversorgung am Objekt Ergebnis der Messungen sind die ermittelten Empfangsleistungen und die jeweils versorgende Zelle über der gemessenen Fläche. Abbildung 20 illustriert die Darstellung der versorgenden Zelle (Best Server) um ein untersuchtes Objekt in Flächenelementen mit einer Kantenlänge von 8 m. Basierend auf diesen Ergebnissen kann die spätere Funkanlage in das BOS-Digitalfunknetz integriert und die vollständigen Nachbarschaftsbeziehungen ermittelt werden. Darüber hinaus können evtl. auftretenden Störsignale im Vergleich zu dieser Referenz quantisiert werden (vgl. Abschnitt 10.6). Version Seite 52 von 59

53 Zelle 1 Zelle 2 Zelle 3 Zelle 4 Zelle 5 Zelle 6 Zelle 7 Abbildung 20: Beispielhafte Best Server Versorgung um ein Objekt 10.2 Empfangsspektrums der Anbindeantenne Für die Realisierung nach Abschnitt bzw werden Anbindeantennen benötigt. Zur Messung des Empfangsspektrums dieser Antenne kommt folgende Messanordnung zum Einsatz. Messgerät Anbindeantenne RX Für Rundstrahlantennen genügt daher die messtechnische Ermittlung des Empfangsspektrums an den potentiellen Einbaupositionen. Dabei können ggf. Hindernisse im direkten Umfeld der Anbindeantenne gezielt zur Beeinflussung der Antennencharakteristik und des resultierenden Empfangsspektrums genutzt werden. Die Messung muss über einen ausreichenden Zeitraum (min. 1 Minute) mit unverändertem Antennenaufbau durchgeführt werden. Die Analyse des Empfangsspektrums erfolgt auf den Mittelwerten der gemessenen Sendeleistungen pro Frequenzkanal. Abbildung 21: Messaufbau zur Messung des Empfangsspektrums der Anbindeantenne Als Anbindeantennen kommen prinzipiell zwei Typen zum Einsatz: Rundstrahler oder gerichtete Antennen. Das Empfangsspektrum einer Rundstrahlantenne hängt lediglich von der Einbauposition ab, während bei einer gerichteten Antenne zusätzlich die Ausrichtung der Antenne das Empfangsspektrum beeinflusst. Version Seite 53 von 59

54 Abbildung 22: Beispiel eines gemessenen Empfangsspektrums Es wird empfohlen, sich im Vorfeld Freiheiten in der Auswahl der Antennenposition zu lassen, z. B. durch genügenden Spielraum für die Länge des Antennenkabels. Dadurch lässt sich später auch die optimale Antennenposition für die gewählte Anbindung realisieren. Bei gerichteten Antennen muss an den potentiellen Einbaupositionen jeweils eine Rundumsicht ermittelt werden, indem z. B. die Antennen in festen Schritten von probeweise neu ausgerichtet wird. Aus den jeweiligen einzelnen Empfangsspektren lässt sich so ein Gesamtbild zusammenstellen. Auch bei dieser Messung müssen die einzelnen Empfangsspektren bei stabiler Konfiguration über einen ausreichenden Zeitraum (min. 1 Minute) gemessen werden und die Empfangsleistungen aus den Mittelwerten pro Frequenzkanal und Ausrichtungswinkel (Azimut) berechnet werden Zelle 1 Zelle 2 Zelle 3 Zelle 4 Zelle 5 Zelle 6 Zelle 7 Zelle 8 Zelle Abbildung 23: Gemessene Empfangsleistungen in polarer Darstellung Version Seite 54 von 59

55 Empfangsleistung [dbm] Leitfaden zur Planung und Realisierung von Objektversorgungen im Digitalfunk BOS -45 Empfangsleistung über Antennenausrichtung Zelle 1 Zelle 2 Zelle 3 Zelle 4 Zelle 5 Zelle 6 Zelle 7 Zelle 8 Zelle Ausrichtung [ ] Abbildung 24: Empfangsleistungen über der Ausrichtung einer gerichteten Anbindeantenne Bei bereits installierter Antennenzuleitung empfiehlt sich zur Messung direkt der Abgriff am Ausgang des Antennenkabels zur Anbindeantenne, da damit direkt die tatsächliche Eingangsleistung am Repeater bekannt ist. Wenn die Antennenkabel noch nicht verlegt sind, bleibt nur eine provisorische Messung über ein Messkabel, dessen Eigenschaften (Dämpfung) später in Bezug zu den Eigenschaften des installierten Kabels betrachtet werden müssen. Aus den gemessenen Empfangsspektren lassen sich dann die möglichen Anbindezellen ermitteln. Prinzipiell ist die Zelle mit dem stärksten Empfangspegel zu bevorzugen, da die notwendige Verstärkung vergleichbar gering gewählt werden kann. Dies reduziert nebenbei mögliche Störeinflüsse in der Uplink-Richtung. Beim Einsatz gerichteter Antennen ist dabei ebenfalls die Richtung zu bevorzugen, aus der das stärkste Empfangssignal ermittelt werden konnte. Für den Fall, dass hiervon abweichend eine andere Zelle als geeigneter identifiziert worden ist, muss die Ausrichtung auf diese Zelle optimiert werden. Bei der Analyse der Messergebnisse kommt es neben den Maximalwerten der Empfangsleistung (ggf. abhängig von der Antennenausrichtung) auch auf den Unterschied zur nächstbesten Zelle an. Aus der Differenz leitet sich ein Maß für die Dominanz der Anbindezelle ab. Je größer der Unterschied, desto eindeutiger ist die Funkversorgung im Objekt auf die Anbindezelle ausgelegt und desto geringer fallen Störungen an anderen Basisstationen in Uplink-Richtung aus. Im Hinblick auf eine redundante Anbindung über die Luftschnittstelle kann es sinnvoll sein, eine Einstellung zu wählen, bei der auch die zweitbeste Zelle im Fall eines Ausfalls der Anbindezelle noch mit ausreichender Versorgung im Objekt sichtbar ist. Beim Einsatz kanalselektiver Repeater muss bei einem Ausfall der eigentlichen Anbindezelle dabei auch auf die Frequenzkanäle der redundanten (d. h. zweitbesten) Anbindezelle umgestellt werden. Dies kann bei Verfügbarkeit der Fernadministrierbarkeit vom Network Management Center (NMC) oder direkt vor Ort realisiert werden. Beim Einsatz bandselektiver Repeater müssen keine Parameter geändert werden Entkopplung von Anbinde- und Sendeantenne Die Messung der Entkopplung von Anbinde- und Sendeantenne ist für die Realisierung nach Abschnitt bzw notwendig. Zur Messung kommt folgende Messanordnung zum Einsatz. Version Seite 55 von 59

56 Rückwirkung RX TX Messgerät Anbindeantenne Sendeantenne (im Objekt) Abbildung 25: Messaufbau zur Messung der Antennenentkopplung Die Messung basiert auf einer Transmissionsmessung, die üblicherweise Bestandteil von Spektrumanalysatoren oder ähnlichen Messgeräten ist. Für die Messung der Entkopplung speist ein Signalgenerator über seinen Ausgang (TX) das Sendesystem, welches entweder als Schlitzkabel oder dedizierte Antennenlösung ausgeführt ist. Zeitgleich wird das Signal der Anbindeantenne an den Eingang (RX) des Messgerätes zum Vergleich gelegt. Dieser kann nun die Differenz des Testsignals bestimmen und gibt als Dämpfungswert der Antennenanordnung direkt die Antennenisolation. Abbildung 26 zeigt exemplarisch die Ergebnisse einer Testmessung, bei der zwei TETRA- Antennen in einem Abstand von etwa 10 m und durch eine Wand getrennt angeordnet waren. Man erkennt eine minimale Entkopplung von ca. 39 db im für TETRA relevanten Frequenzbereich zwischen 380 und 410 MHz. Unter Berücksichtigung der Sicherheitsreserve von 15 db (vgl. Abschnitt 9.2) dürfte ein Repeater bei dieser Antennenanordnung also mit einer maximalen Verstärkung von 24 db betrieben werden. Sind mehrere Sendesysteme (Schlitzkabel bzw. Sendeantennen) im Objekt installiert, muss die Messung für jedes einzelne Sendeelement durchgeführt werden. Aus den Einzelergebnissen kann dann durch Summation im Leistungsbereich die Gesamtwirkung abgeschätzt werden Signallaufzeiten Abbildung 26: Beispiel für die Messung der Antennen-Entkopplung Die Messung der Signallaufzeiten ist erforderlich, wenn Funksignale mehrerer aktiver Sendeeinrichtungen auf denselben Frequenzkanälen ausgesendet werden, deren Signallaufzeiten größere Version Seite 56 von 59